Грузовой автомобиль‚ двигаясь со скоростью 25 м/с‚ сталкивается с силой сопротивления воздуха․ Чтобы оценить эту силу‚ используем Метод Кинетической Теории (МКТ)․Сила сопротивления воздуха‚ действующая на автомобиль‚ может быть определена по следующей формуле⁚
F 0․5 * ρ * v^2 * Cd * S‚
где F ⏤ сила сопротивления воздуха‚
ρ ー плотность воздуха‚
v ー скорость автомобиля‚
Cd ⏤ коэффициент лобового сопротивления‚
S ー эффективная площадь сопротивления․Для начала‚ найдем плотность воздуха․ По условию‚ температура T 273 К и давление p 100 кПа․ Молярная масса воздуха M 29 г/моль․Для рассчета плотности воздуха используем уравнение состояния для идеального газа⁚
ρ p * M / (R * T)‚
где R ⏤ универсальная газовая постоянная․Подставим значения и рассчитаем плотность воздуха⁚
ρ (100 * 10^3 Па) * (29 г/моль) / (8․314 Дж/(моль*К) * 273 К) 1․176 кг/м^3․Теперь найдем силу сопротивления воздуха⁚
F 0․5 * (1․176 кг/м^3) * (25 м/с)^2 * Cd * 5 м^2․
Приблизительно примем коэффициент лобового сопротивления Cd равным 0․5 (значение для большинства грузовиков)․
F 0․5 * (1․176 кг/м^3) * (625 м^2/с^2) * 0․5 * 5 м^2 735 Н․Таким образом‚ сила сопротивления воздуха‚ действующая на грузовой автомобиль‚ составляет около 735 Н․Теперь рассмотрим мощность работы этой силы․ Мощность определяется как произведение силы и скорости⁚
P F * v․
P 735 Н * 25 м/с 18375 Вт․
Получается‚ что мощность работы силы сопротивления воздуха на грузовой автомобиль составляет около 18375 Вт или 18․375 кВт․
Для сравнения‚ средняя мощность двигателя большегрузного автомобиля составляет 300 кВт․ Таким образом‚ сила сопротивления воздуха забирает примерно 6% от мощности двигателя автомобиля․