محاسبه سرعت خودرو از انرژی بنزین

راهنمایی کوتاه: برای حل این مسئله، ابتدا انرژی کل آزادشده از بنزین را محاسبه می‌کنیم، سپس انرژی مفید تبدیل‌شده به حرکت را پیدا کرده و با استفاده از فرمول انرژی جنبشی، سرعت خودرو را به دست می‌آوریم.

گام‌به‌گام:

• ۱) محاسبه انرژی کل آزادشده از نیم لیتر بنزین:
  انرژی هر لیتر: $3.2\times {10}^4\mathrm{kJ}$
  انرژی نیم لیتر: $\frac{1}{2}\times 3.2\times {10}^4=1.6\times {10}^4\mathrm{kJ}$
• ۲) تبدیل واحد انرژی به ژول (چون فرمول‌های فیزیک معمولاً با ژول کار می‌کنند):
  $1\mathrm{kJ}=1000J$
  بنابراین: $1.6\times {10}^4\mathrm{kJ}=1.6\times {10}^{7}J$
• ۳) محاسبه انرژی مفید (که تنها ۱۰٪ به حرکت تبدیل می‌شود):
  $E_{\mathrm{مفید}}=0.1\times 1.6\times {10}^7=1.6\times {10}^{6}J$
• ۴) تبدیل جرم خودرو به کیلوگرم:
  $2\mathrm{تن}=2000\mathrm{kg}$
• ۵) استفاده از فرمول انرژی جنبشی برای یافتن سرعت:
  $E=\frac{1}{2}m{v}^2$
  $1.6\times {10}^6=\frac{1}{2}\times 2000\times v^2$
  $1.6\times {10}^6=1000v^2$
  $v^2=1600$
  $v=\sqrt{1600}=40$

پاسخ نهایی: سرعت خودرو برابر با ۴۰ متر بر ثانیه است.

مثال مشابه: اگر خودرویی با جرم ۱۵۰۰ کیلوگرم، ۲۰٪ از انرژی حاصل از ۰٫۷۵ لیتر بنزین (با همان انرژی هر لیتر) را به حرکت تبدیل کند، سرعت آن چقدر می‌شود؟ (پاسخ: حدود ۳۴٫۶ متر بر ثانیه)

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی درباره‌ی «بازده موتورهای احتراق داخلی» و «تبدیل انرژی شیمیایی به مکانیکی» تحقیق کنی. همچنین حل مسائل مشابه با درصدهای بازده مختلف یا جرم‌های متفاوت خودروها تمرین خوبی است.

یادآوری ایمنی: این یک محاسبه‌ی تئوری ساده‌شده است. در واقعیت، عوامل زیادی مانند اصطکاک، مقاومت هوا و تلفات حرارتی بر سرعت خودرو تأثیر می‌گذارند. همچنین، رانندگی با سرعت ۴۰ متر بر ثانیه (۱۴۴ کیلومتر بر ساعت) در بسیاری از جاده‌ها غیرمجاز و خطرناک است.