Александр Ахметов
Мудрец
(11392)
5 дней назад
Для определения силы давления, которую оказывает движущийся автомобиль на верхнюю точку выпуклого моста, нужно учитывать несколько факторов, включая массу автомобиля, радиус моста, его скорость и ускорение при движении по дуге.
Для этого можно воспользоваться второй законом Ньютона и уравнением для силы, действующей на объект, движущийся по окружности:
### Шаг 1: Определение центростремительного ускорения.
Центростремительное ускорение \(a_c\) для движущегося объекта рассчитывается по формуле:
\[
a_c = \frac{v^2}{R}
\]
где:
- \(v\) — скорость автомобиля (20 м/с),
- \(R\) — радиус кривизны моста (100 м).
Подставим данные:
\[
a_c = \frac{(20 \, \text{м/с})^2}{100 \, \text{м}} = \frac{400}{100} = 4 \, \text{м/с}^2
\]
### Шаг 2: Определение силы тяжести.
Сила тяжести \(F_{\text{тяж}} = mg\), где:
- \(m\) — масса автомобиля (1200 кг),
- \(g\) — ускорение свободного падения (9,8 м/с²).
\[
F_{\text{тяж}} = 1200 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/с}^2 = 11760 \, \text{Н}
\]
### Шаг 3: Определение нормальной силы.
Когда автомобиль движется по выпуклой дуге моста, он испытывает центростремительное ускорение, которое указывает вниз (в сторону центра дуги). Нормальная сила \(N\), которую мост оказывает на автомобиль, будет действовать вверх. Для того чтобы автомобиль мог двигаться по дуге, нормальная сила должна компенсировать часть силы тяжести и дополнительно обеспечивать центростремительное ускорение.
Суммарная сила, которая действует на автомобиль, складывается из силы тяжести и нормальной силы, которая должна обеспечивать необходимое центростремительное ускорение. Таким образом:
\[
N = F_{\text{тяж}} - m \cdot a_c
\]
Где \(m \cdot a_c\) — это сила, необходимая для поддержания центростремительного ускорения.
Теперь подставим значения:
\[
N = 11760 \, \text{Н} - 1200 \, \text{кг} \times 4 \, \text{м/с}^2 = 11760 \, \text{Н} - 4800 \, \text{Н} = 6960 \, \text{Н}
\]
### Ответ:
Сила давления, которую оказывает автомобиль на верхнюю точку выпуклого моста, составляет **6960 Н**.