Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049179

Сравниваем две поездки на одно и то же расстояние: одну без остановок, другую с остановками. Следим, куда уходит энергия горючего.

Без остановок. Автомобиль разогнался один раз, и скорость у него уже есть. Дальше горючее нужно, чтобы бороться с сопротивлением воздуха и дороги.

С остановками. Сопротивление то же самое, но есть ещё одна статья расхода. Водитель тормозит, колодки трутся о диски, сила трения совершает работу. Вся кинетическая энергия автомобиля переходит во внутреннюю энергию тормозов и воздуха. Тормоза становятся горячими, а назад в движение эта энергия не вернётся.

На зелёный автомобиль разгоняется заново, и для этого снова сгорает горючее. Каждая остановка — это лишняя порция. К тому же, пока машина стоит с работающим мотором, горючее тоже сгорает.

Значит, с остановками горючего уходит больше.

Проверим себя числом. Возьмём для примера автомобиль массой $1000$ кг и скорость $15$ м/с, это $54$ км/ч. Его кинетическая энергия такая:

$$E=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{1000\cdot 15^2}{2}=112\,500\text{ Дж}$$

Удельная теплота сгорания бензина $46$ МДж/кг. Пусть движение получает примерно четверть этой энергии, то есть с каждого килограмма $11\,500\,000$ Дж. Тогда на один разгон нужно

$$m=\dfrac{112\,500}{11\,500\,000}\approx 0{,}01\text{ кг}$$

Это около $10$ граммов на каждый разгон. Поездка с сотней остановок съест лишний килограмм бензина. Как раз поэтому в городе расход больше, чем на трассе.