برای حل این سوال، ابتدا باید نیروهای وارد بر اتومبیل را مورد بررسی قرار دهیم.
نیروی پیشران (نیروی جلوبرنده) برابر با ۲۰۰۰ نیوتن و نیروی اصطکاک (نیروی مقاوم) برابر با ۴۰۰ نیوتن است.
### مرحله ۱: محاسبه نیروی خالص
نیروی خالص \( F_{net} \) که بر اتومبیل اثر میگذارد را میتوانیم با کسر نیروی اصطکاک از نیروی پیشران محاسبه کنیم:
\[
F_{net} = F_{\text{پیشران}} - F_{\text{اصطکاک}} = 2000 \, \text{N} - 400 \, \text{N} = 1600 \, \text{N}
\]
### مرحله ۲: محاسبه شتاب
حال برای محاسبه شتاب \( a \) اتومبیل از قانون نیوتن استفاده میکنیم:
\[
F = m \cdot a
\]
که در آن \( F \) نیرو و \( m \) جرم اتومبیل است. با جایگذاری مقادیر داریم:
\[
1600 \, \text{N} = 800 \, \text{kg} \cdot a
\]
حالا شتاب را محاسبه میکنیم:
\[
a = \frac{1600 \, \text{N}}{800 \, \text{kg}} = 2 \, \text{m/s}^2
\]
### مرحله ۳: محاسبه تغییر سرعت
سرعت اولیه اتومبیل را از کیلومتر بر ساعت به متر بر ثانیه تبدیل میکنیم:
\[
v_0 = 72 \, \text{km/h} \times \frac{1000 \, \text{m}}{1 \, \text{km}} \times \frac{1 \, \text{h}}{3600 \, \text{s}} = 20 \, \text{m/s}
\]
حالا برای محاسبه سرعت نهایی \( v \) پس از ۵ ثانیه از فرمول زیر استفاده میکنیم:
\[
v = v_0 + a \cdot t
\]
که در آن \( t \) برابر با ۵ ثانیه است:
\[
v = 20 \, \text{m/s} + (2 \, \text{m/s}^2 \cdot 5 \, \text{s}) = 20 \, \text{m/s} + 10 \, \text{m/s} = 30 \, \text{m/s}
\]
### نتیجه نهایی:
سرعت اتومبیل پس از ۵ ثانیه برابر با **۳۰ متر بر ثانیه** خواهد بود.
