动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具,以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐.动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组,就是动车组.假设有一动车组由8节车厢连接而成,每节车厢的总质量均为7.5×104 kg.其中第一节、第二节带动力,他们的额定功率均为3.6×107W和2.4×107W,车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍(g=10m/s2)
(1)求该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度;
(2)若列车从A地沿直线开往B地,先以恒定的功率6×107W(同时开动第一、第二节的动力)从静止开始启动,达到最大速度后匀速行驶,最后除去动力,列车在阻力作用下匀减速至B地恰好速度为0.已知AB间距为5.0×104m,求列车从A地到B地的总时间.
(1)只开动第一节动力的前提下,当第一节以额定功率运行且列车的牵引力等于阻力时达到最大速度:
p1m=fvm
其中阻力f=0.1×8mg═6.0×105N,p1m=3.6×107W,
vm=
=60m/s. p1m f
(2)列车以最大功率启动当牵引力等于阻力时达到最大速度vm=
,p1m+p2m f
代入数据得:vm=100m/s
列车的总重量M=8mg=6.0×105kg
设列车从C点开始做匀减速运动,令A到C的时间为t1,AC间距为x1,B到C的时间为t2,BC间距为x2,在BC间匀减速运动的加速度为a.
从B到C由牛顿第二定律和运动学公式得:a=
=f M
=1m/s20.1Mg M
t2=
=100svm a
x2=
t2,代入数据得:x2=5.0×103m x1=xAB-x2=4.5×104mvm 2
从A到C的用动能定理得:(p1m+p2m)t1-f•x1=
M1 2 v 2m
代入数据得:t1=500s
所以,t总=t1+t2=600s
答:(1)该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度为60m/s.
(2)列车从A地到B地的总时间为600s.