Pokud auto tažný přívěs s hmotností 1000 kg ujede 25 metrů, jak rychle jede?

Odpověď zní:5 m/s

Nejprve spočítejte zrychlení auta a přívěsu.

$$F =ma$$

$$F =(m_c + m_t)a$$

kde F je síla působící na auto a přívěs, m_c je hmotnost automobilu, m_t je hmotnost přívěsu a a je zrychlení.

Víme, že síla působící na auto a přívěs je síla tření mezi pneumatikami a vozovkou.

$$F =\mu_k m_c g$$

kde \mu_k je koeficient kinetického tření mezi pneumatikami a vozovkou a g je gravitační zrychlení.

Víme také, že zrychlení vozu a přívěsu je:

$$a =\frac{v_f^2 - v_i^2}{2d}$$

kde v_f je konečná rychlost automobilu a přívěsu (0 m/s), v_i je počáteční rychlost automobilu a přívěsu a d je vzdálenost, po kterou auto a přívěs uklouznou (25 m).

Dosazením výrazů pro F a a do rovnice $$F =ma$$ dostaneme:

$$\mu_k m_c g =(m_c + m_t)\left(\frac{v_f^2 - v_i^2}{2d}\right)$$

Řešením této rovnice pro v_i dostaneme:

$$v_i =\sqrt{2\mu_k gd + \frac{\mu_k m_t g}{m_c}d}$$

Dosazením daných hodnot (m_c =1000 kg, m_t =2000 kg, \mu_k =0,5, d =25 m) dostaneme:

$$v_i =\sqrt{2(0,5)(9,8 m/s^2)(25 m) + \frac{(0,5)(2000 kg)(9,8 m/s^2)(25 m)}{1000 kg }}$$

$$v_i =5 m/s$$