Задача по физике. Силы. Буксир тянет на тросе три баржи, которые также последовательно соединяются с тросами, одна за другой. Каждая баржа весит 500 тонн. Сила водонепроницаемости для первой баржи 12 кН, для второй - 10 кН, а для третьей - 9 кН. Сила тяги буксира 46 кН.
Насколько быстро движется вся система?
С какой силой натянуты канаты между всеми тремя баржами?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться уравнением второго закона Ньютона: (ΣF = ma), где (ΣF) - сумма всех действующих сил, (m) - масса системы и (a) - ускорение системы.

Сначала найдем суммарную массу системы. Так как каждая баржа весит 500 тонн, то общая масса трех барж будет (3 \cdot 500 = 1500) тонн. Переведем это значение в килограммы, умножив на 1000: (1500 \cdot 1000 = 1 500 000) кг.

Сумма всех сил, действующих на систему: (ΣF = F{т} - F{тр1} - F{тр2} - F{тр3}), где (F{т}) - сила тяги буксира (46 кН), (F_{тр1}), (F{тр2}) и (F{тр_3}) - силы водонепроницаемости для каждой баржи. Подставляем известные значения: (ΣF = 46 - 12 - 10 - 9 = 15) кН.

Теперь найдем ускорение системы: (15 = 1 500 000 \cdot a), откуда (a = \frac{15}{1 500 000} = 0.00001) м/с².

Сила, с которой натянуты канаты между всеми тремя баржами равна силе водонепроницаемости последней баржи, так как на нее действует только эта сила: (F_{н} = 9) кН.

Теперь мы можем найти скорость движения системы, воспользовавшись уравнением для равноускоренного движения: (v^2 = u^2 + 2as), где (v) - скорость, (u = 0) - начальная скорость (система начинает движение с нулевой скоростью), (a = 0.00001) м/с² - ускорение и (s) - расстояние между баржами, которое можно считать бесконечно малым, так как тяга буксира сохраняет расстояние. Тогда (v^2 = 0 + 2 \cdot 0.00001 \cdot s).

Таким образом, скорость системы равна нулю, так как силы тяги и силы водонепроницаемости равны, и система движется с постоянной скоростью.