Трамвайный вагон массой 20 т движется равномерно по горизонтальному участку пути со скоростью 54 км/ч. после отключения электродвигателя он идет равнозамедленно и проходит до остановки 450 м. какую электрическую
мощность потреблял электродвигатель до его отключения? кпд двигателя 75%
m=20 т = 20 000 кг = 2*10⁴ кг
V₀=54 км/ч = 15 м/с
V =0 м/с
S=450 м
КПД = 75% или КПД = 0,75
N - ?
1) Находим кинетическую энергию трамвая:
Ek = m*V²/2 = 2*10⁴*15²/2 = 2,25*10⁶ Дж или Ek=2,25 МДж
Эта энергия будет расходоваться на торможение трамвая:
A = Ek
2) Находим "замедление" трамвая:
S = (V²-V₀²) / (2*a)
a = - V₀² / (2*S) = - 15² / (2*450) = - 0.25 м/с² (ускорение отрицательное, потому что трамвай тормозит)
3) Найдем время торможения:
a = (V-V₀) / t
t = (V-V₀) / a = (0-15) / (-0,25) = 60 с (трамвай тормозил ровно 1 минуту)
4) Запишем формулу для КПД:
КПД = A / (N*t)
Отсюда мощность электродвигателя трамвая:
N = A / (КПД*t) = 2,25*10⁶ / (0,75*60) = 50 000 Вт или 50 кВт
(Замечание: Полезно всегда оценивать полученный ответ. Заглянем в
справочник: Мощность одного двигателя трамвая 40-60 кВт. Мы получили как раз СРЕДНЕЕ значение этой мощности. Это говорит о том, что задачу мы решили ВЕРНО!)