При какой скорости движения автомобиля сила давления, оказываемого им на вогнутый мост, в 2 раза больше силы давления на выпуклый мост? Радиусы кривизны мостов 30 м.
от

1 Ответ

Дано:
- радиус кривизны вогнутого моста (R) = 30 м
- сила давления на выпуклый мост обозначим как F_выпуклый
- сила давления на вогнутый мост будет равна 2 * F_выпуклый

Найти: скорость автомобиля (v), при которой сила давления на вогнутый мост в 2 раза больше, чем на выпуклый.

Решение:

1. Сила давления на мост определяется как сумма силы тяжести и центростремительной силы.

   В случае выпуклого моста (высшая точка):
   F_выпуклый = m * g - m * a_c
   F_выпуклый = m * g - m * (v^2 / R)

   В случае вогнутого моста (низшая точка):
   F_вогнутый = m * g + m * a_c
   F_вогнутый = m * g + m * (v^2 / R)

2. Условие задачи гласит, что сила давления на вогнутый мост в 2 раза больше, чем на выпуклый:
   F_вогнутый = 2 * F_выпуклый

3. Подставим выражения для сил давления:
   m * g + m * (v^2 / R) = 2 * (m * g - m * (v^2 / R))

4. Упростим уравнение:
   m * g + m * (v^2 / R) = 2 * m * g - 2 * m * (v^2 / R)

5. Сократим m (при условии, что m не равно 0):
   g + (v^2 / R) = 2 * g - 2 * (v^2 / R)

6. Переносим все члены с v^2 на одну сторону:
   (v^2 / R) + 2 * (v^2 / R) = 2 * g - g
   3 * (v^2 / R) = g

7. Выражаем v^2:
   v^2 = (g * R) / 3

8. Подставим значение g ≈ 9.81 м/с² и R = 30 м:
   v^2 = (9.81 м/с² * 30 м) / 3
   v^2 = 294.3 / 3
   v^2 = 98.1

9. Находим скорость v:
   v = sqrt(98.1) ≈ 9.9 м/с.

Ответ: скорость, при которой сила давления на вогнутый мост в 2 раза больше, чем на выпуклый, составляет примерно 9.9 м/с.
от