关于运动学的计算题一辆质量为2000Kg,额定功率为60000W的汽车,在水平面上以额定功率行驶,车受的阻力为定,在某时刻车的速度为20m/s,加速度为0.5m/s,求车所能达到的最大速度!
关于运动学的计算题
一辆质量为2000Kg,额定功率为60000W的汽车,在水平面上以额定功率行驶,车受的阻力为定,在某时刻车的速度为20m/s,加速度为0.5m/s,求车所能达到的最大速度!
P=FV
汽车速度由0开始增加 P一定 F减小 由于阻力恒定 所以合力减小 但F仍大于阻力 所以汽车仍加速 但加速度减小
V不断增大 F继续减小 当F减小到和阻力相等时 汽车受力平衡 将做匀速运动 这时速度不变 F也不变 平衡将持续下去 这时的速度就是最大速度
所以要知道最大速度 就要知道达到最大速度时的F 也就是定值的阻力
题目告诉了一时刻的速度 通过额定功率除以这个速度 可以得到此时的牵引力F就是3000N 而物体的质量和加速度都知道
可以求得阻力 为3000-2000*0.5=2000N
当F达到2000N时 反过来求得速度为60000/2000=30米每秒
P=F*V
P是功率 F是牵引力,V是速度
要求速度 知道牵引力就可以了
而a=(F-f)/M 其中 f是阻力 可以看出 当F=f时候,加速度为0
问题最终转化到求阻力上来了
在速度为20时候,牵引力F=P/V=60000/20=3000N
M*a=F-f f=F-M*a=3000-2000*0.5=2000N
因此当F=f=2000N时,加速度为0,速度达到最大
V=P/F=60000/2000=30米/秒
答案:30m/s
根据题意,汽车以额定功率行驶
P=FV,当车速为20的时候,代入数据
60000=20F,可求得此时汽车的牵引力F=3000N
此时,汽车的加速度为a=0.5,根据牛顿第二定律
F-f=ma,根据题意车受的阻力为定,设为f
代入数据:3000-f=2000*0.5,汽车受阻力f=2000N
汽车以额定功率加速的过程中,根据P=FV可知
P不变,V逐渐增大,F逐渐变小,当F减小到F=f时
速度增加到最大,此后受合力为0,汽车将做匀速直线运动,
此时P=FV=fV
V=P/f=60000/2000=30
60m/s
30m/s
P=FV 所以F=P/V=60000/20=3000N (F是汽车的牵引力)
a=(F-f)/m 所以f=F-am=3000-0.5×2000=2000N (f是摩擦阻力)
F=f时,V最大,V=P/f=60000/2000=30m/s
注:F=f时V最大的原因
功率P=FV,汽车启动后,速度由0不断增大,F>f,因功率恒定,所以F必须不断减小,这样,加速度就会被断减小,当F减小到与f相等时,不能再减小,汽车受力平衡,做匀速运动。所以汽车的整个过程是先做加速度不断减小的加速度,F=f时速度达到最大,然后以这个最大速度做匀速运动。
捏。。怎么这么像昨天物理考试最后一道。。
楼上Bingo。。
根据速度可以求出牵引力,方法:功率=牵引力*速度,知二求一,可行
根据加速度可以求出合力,即牵引力-摩擦力,方法:合外力=质量*加速度,知二求一,可行
综上求出摩擦力,方法:合力-牵引力,可行
根据:功率=牵引力*速度,分析:功率恒定,牵引力越小,速度越大,根据常规思维分析,牵引力不能小于摩擦力,否则拉不动.
最后根据:功率=最小牵引力(摩擦力)*最大速度,求出最大速度
代入{60000=F牵*20
F牵-F摩=2000*0.5
60000=F摩*V}
求出V=30
车在行使过程中
是一个加速度不断变小但是速度一直增大的加速过程
在加速度为0时候速度达到最大值
P=F*V
P是功率 F是牵引力,V是速度
要求速度 知道牵引力就可以了
而a=(F-f)/M 其中 f是阻力 可以看出 当F=f时候,加速度为0
问题最终转化到求阻力上来了
在速度为20时候,牵引力F=P/V=60000/20=3000N
M*a=F-f f=F-M*a=3000-2000*0.5=2000N
因此当F=f=2000N时,加速度为0,速度达到最大
V=P/F=60000/2000=30米/秒
根据题意,汽车以额定功率行驶时:
P=FV
所以F=P/V=60000/20N=3000N
又因为F-f=ma
所以阻力f=F-ma=3000N-2000*0.5N=2000N
在变加速过程中,加速度减小,速度增大,当加速度减小为0时,速度增加到最大,然后以恒定速度运动。此时F-f=0
所以当 F=f=2000N 时速度达到最大。
最大速度为V=P/F=60000W/2000N=30m/s
本题涉及两个状态,要分清楚。
1、最大速度状态,此时速度不再变化,即受力平衡,F=f
可以由P=FV最大,来求最大速度,这样就要先求出阻力f的大小。
2、速度为20m/s,加速度为0.5m/s时,受力不平衡,由牛顿第二定律得F1-f=ma,而F1为此时的牵引力,可由P=F1V1来求,这样,由这两个式子可以求出阻力f,因为阻力恒定,再代到第一种状态中,求最大速度即可。
具体结果不是最重要的,你自己也能求出,关键是要会分析,包括受力分析和状态分析。