Zadanie Zadanie 5.2.11: Moc silnika vana elektrycznego podczas przyspieszania z uwzględnieniem oporów ruchu

Punkty
4 pkt
Dział
Energia i pęd · Pojęcie energii
Trudność
Poziom trudności: średnie
Elektryczny van dostawczy o masie całkowitej m=1600 kgm = 1600\,\text{kg} porusza się po prostym, poziomym odcinku drogi. W czasie pokonywania drogi s=200 ms = 200\,\text{m} prędkość pojazdu wzrasta ruchem jednostajnie przyspieszonym z v1=54 km/hv_1 = 54\,\text{km/h} (15 m/s15\,\text{m/s}) do v2=90 km/hv_2 = 90\,\text{km/h} (25 m/s25\,\text{m/s}). Siły oporów ruchu wynoszą 15%15\% ciężaru pojazdu (Fop=0,15 mgF_{\text{op}} = 0,15\,mg). Przyjmij przyspieszenie ziemskie g=10 m/s2g = 10\,\text{m/s}^2 (lub wariantowo g=9,81 m/s2g = 9,81\,\text{m/s}^2). a) Oblicz czas tt trwania manewru przyspieszania vana. b) Oblicz przyrost energii kinetycznej ΔEk\Delta E_k oraz pracę wykonaną przeciwko oporom ruchu WopW_{\text{op}}. c) Oblicz całkowitą pracę wykonaną przez silnik elektryczny WW oraz jego średnią moc PP podczas tego manewru.

Treść zadania

Elektryczny van dostawczy o masie całkowitej m=1600 kgm = 1600\,\text{kg} porusza się po prostym, poziomym odcinku drogi. W czasie pokonywania drogi s=200 ms = 200\,\text{m} prędkość pojazdu wzrasta ruchem jednostajnie przyspieszonym z v1=54 km/hv_1 = 54\,\text{km/h} (15 m/s15\,\text{m/s}) do v2=90 km/hv_2 = 90\,\text{km/h} (25 m/s25\,\text{m/s}). Siły oporów ruchu wynoszą 15%15\% ciężaru pojazdu (Fop=0,15 mgF_{\text{op}} = 0,15\,mg). Przyjmij przyspieszenie ziemskie g=10 m/s2g = 10\,\text{m/s}^2 (w obliczeniach uwzględnij także wariant g=9,81 m/s2g = 9,81\,\text{m/s}^2). a) Oblicz czas tt trwania manewru przyspieszania vana. b) Oblicz przyrost energii kinetycznej ΔEk\Delta E_k oraz pracę wykonaną przeciwko oporom ruchu WopW_{\text{op}}. c) Oblicz całkowitą pracę wykonaną przez silnik elektryczny WW oraz jego średnią moc PP podczas tego manewru.

Odpowiedź i wynik końcowy

Dla g=10 m/s2g = 10\,\text{m/s}^2: a) t=10 st = 10\,\text{s} b) ΔEk=320 kJ\Delta E_k = 320\,\text{kJ}, Wop=480 kJW_{\text{op}} = 480\,\text{kJ} c) W=800 kJW = 800\,\text{kJ}, P=80 kWP = 80\,\text{kW} Dla g=9,81 m/s2g = 9,81\,\text{m/s}^2: a) t=10 st = 10\,\text{s} b) ΔEk=320 kJ\Delta E_k = 320\,\text{kJ}, Wop≈470,9 kJW_{\text{op}} \approx 470,9\,\text{kJ} c) W≈790,9 kJW \approx 790,9\,\text{kJ}, P≈79,1 kWP \approx 79,1\,\text{kW}
Ilustracja do zadaniaSamochód m przyspieszający od prędkości v_1 do v_2 na drodze s pod wpływem siły ciągu F i oporów F_op.v1mFFopsv2