Задание OGEPHYSA834A3: Механическая работа. Формула для вычисления работы силы. Механическая мощность

Дано: I = 40 А, U = 550 В, сила сопротивления F_с = 2,2 кН = 2200 Н. Потерями энергии в двигателе и механизмах по условию пренебрегаем.

В системе отсчёта Земли направим Ox по движению, Oy вверх. На троллейбус действуют тяжесть mg вниз, реакция дороги N вверх, тяга F_тяги вперёд и сопротивление F_с назад. Равномерное прямолинейное движение означает нулевое ускорение. Проекции второго закона Ньютона:
F_тяги − F_с = 0;
N − mg = 0.
Значит, тяга равна сопротивлению: F_тяги = 2200 Н.

Электрическая мощность:
P = UI = 550 В · 40 А = 22 000 Вт.
Без потерь эта мощность равна механической мощности тяги. За время t путь s = vt, работа A = F_тяги·s, поэтому P = A·t⁻¹ = F_тяги·v. Выразим скорость:
v = UIF_тяги = 22 000 Вт2200 Н = 10 м·с⁻¹.
Сопротивление движению учитывать нужно: условие отменяет потери в самом приводе, а не сопротивление дороги и воздуха.

Проверка: за секунду троллейбус проходит 10 м, тяга совершает работу 2200 Н · 10 м = 22 000 Дж. Электрическая энергия за секунду тоже 22 000 Дж. Работа сопротивления противоположна, поэтому кинетическая энергия не меняется. Ответ: 10 м·с⁻¹.