Logo
Logo

Игрушечный поезд

Найдите тормозной путь $L$ поезда, считая, что его колеса не проскальзывают.

ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, поэтому напряжение на клеммах двигателя пропорционально скорости движения поезда:
$$
U=U_{0} \frac{v}{v_{0}}.
$$
Мощность, которую вырабатывает двигатель, работающий в режиме генератора, целиком выделяется на резисторе (трением пренебрегаем) и определяется законом Джоуля-Ленца:
$$
P=U \frac{U}{R}=\frac{U_{0}^{2}}{R v_{0}^{2}} v^{2}. \quad (1)
$$
Легко заметить, что формула $(1)$ означает, что тормозящая сила пропорциональна скорости:
$$
F=-\frac{U_{0}^{2}}{R v_{0}^{2}} v .
$$
Таким образом, полный импульс силы за время торможения и тормозной путь связаны следующим соотношением:
$$
m v_{0}=\frac{U_{0}^{2}}{R v_{0}^{2}} L, \quad L=\frac{R m v_{0}^{3}}{U_{0}^{2}}=8~мм.
$$

Ответ: $$
L=\frac{R m v_{0}^{3}}{U_{0}^{2}}=8~мм.
$$