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2.2014年12月,东北地区普降大雪,出现近年来少见的寒潮.为了安全行车,某司机在冰雪覆盖的平直公路上测试汽车的制动性能.当车速v=36km/h时紧急刹车(可认为车轮不转动),车轮在公路上划出一道长L=50m的刹车痕迹,取g=10m/s2.求
(1)车轮与冰雪路面间的动摩擦因数μ;
(2)若该车以v=28.8km/h的速度在同样路面上行驶,突然发现正前方停着一辆故障车.为避免两车相撞,司机至少应在距故障车多远处采取同样的刹车措施.已知司机刹车反应时间为△t=0.6s.

分析 (1)刹车后做匀减速运动,根据速度位移关系求出刹车时的加速度,由牛顿第二定律求得动摩擦因数;
(2)司机在反应时间内做匀速直线运动,刹车后做匀减速运动,分别求出匀速运动的匀减速的位移之和即为安全距离.

解答 解:(1)汽车刹车后做匀减速运动,已知v0=36km/h=10m/s,末速度v=0,位移x=50m
根据匀变速直线运动的速度位移关系有:0-102=2a×50
解得a=-1m/s2,负号表示加速度的方向与速度方向相反;
汽车刹车后在摩擦力作用下做匀减速运动,故根据牛顿第二定律有:-μmg=ma
车轮与冰雪路面间的动摩擦因数为:$μ=-\frac{a}{g}=\frac{1}{10}$
(2)汽车在以v0′=28.8km/h=8m/s行驶时,在反应时间内的位移为:
x1=v0′△t=8×0.6m=4.8m
刹车后匀减速运动的位移为:
${x}_{2}=\frac{0-{v}_{0}{′}^{2}}{2a}=\frac{0-{8}^{2}}{2×(-1)}m=32m$
所以汽车刹车的安全距离为:
x=x1+x2=4.8+32m=36.8m
答:(1)车轮与路面间的动摩擦因数为0.1;
(2)司机至少应该距障碍车36.8m处开始刹车.

点评 掌握匀变速直线运动的速度位移关系是正确解题的基础,知道刹车后(车轮不动)是车在滑动摩擦力作用下做匀减速运动,同时知道在反应时间内车做匀速运动.

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