برای ارائه یک پاسخ تشریحی به این سوال، میتوانیم مراحل زیر را دنبال کنیم:
فرض کنیم که انرژی آزاد شده از یک لیتر بنزین برابر است با:
\[ \frac{3}{2} \times 10^7 \, \text{J} \]
اگر تنها ۱۰ درصد از این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل میشود، بنابراین انرژی مؤثر برای حرکت خودرو برابر است با:
\[ E_{\text{مؤثر}} = 0.1 \times \frac{3}{2} \times 10^7 = 1.5 \times 10^6 \, \text{J} \]
فرض کنید جرم خودرو برابر با ۲ تن (که معادل ۲۰۰۰ کیلوگرم) است. با استفاده از رابطه انرژی جنبشی یعنی \( E_k = \frac{1}{2} m v^2 \)، میتوانیم سرعت خودرو را محاسبه کنیم.
رابطه را نسبت به \( v^2 \) حل میکنیم:
\[ v^2 = \frac{2E_k}{m} = \frac{2 \times 1.5 \times 10^6}{2000} = 1500 \]
بنابراین:
\[ v = \sqrt{1500} \approx 38.73 \, \text{m/s} \]
سرعت خودرو تقریباً ۴۰ متر بر ثانیه است.
با توجه به اینکه سرعت ثابت و انرژي مصرف بنزین تحت فرضیات محاسبه شده است، گزینه صحیح ۴۰ متر بر ثانیه میباشد.
