Для решения этой задачи воспользуемся законами классической механики, в частности вторым законом Ньютона и кинематическими уравнениями.
Даны:
- Масса автомобиля ( m = 1000 ) кг.
- Дистанция торможения ( s = 50 ) м.
- Сила торможения ( F = 4000 ) Н.
Найти: начальную скорость ( v_0 ) автомобиля в момент начала торможения.
- Определим ускорение автомобиля.
Согласно второму закону Ньютона, сила равна произведению массы на ускорение:
[
F = m \cdot a
]
Отсюда можем выразить ускорение ( a ):
[
a = \frac{F}{m} = \frac{4000 \, \text{Н}}{1000 \, \text{кг}} = 4 \, \text{м/с}^2
]
Поскольку сила торможения направлена против движения, ускорение будет отрицательным:
[
a = -4 \, \text{м/с}^2
]
- Используем уравнение для движения с постоянным ускорением:
[
v^2 = v_0^2 + 2a s
]
Так как автомобиль останавливается, его конечная скорость ( v = 0 ). Подставим известные величины:
[
0 = v_0^2 + 2(-4) \cdot 50
]
[
0 = v_0^2 - 400
]
[
v_0^2 = 400
]
[
v_0 = \sqrt{400} = 20 \, \text{м/с}
]
Таким образом, начальная скорость автомобиля в момент начала торможения была ( 20 \, \text{м/с} ).