2008年入冬后,我国南方连降冻雨,出现了罕见的自然灾害.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.他从车上速度表看到汽车速度v=36km/h(10m/s)时紧急刹车,车滑行了L=50m后停止.把汽车刹车后的运动看做匀变速运动,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求紧急刹车过程中车受到的阻力与车的重力的比值k;
(2)若该司机的反应时间(从看到情况到踩下刹车的时间)△t=0.5s.该司机驾车以v'=43.2km/h(12m/s)的速度在相同的冰雪水平路面上匀速行驶,当他看到前方路面障碍后车至少要前进多大距离后才能停下来.
(3)该司机要经过一处拐弯半径R=36m的水平弯道.设地面对车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.为保证安全,在进入弯道前,他应将车速减小到多少以下?
(1)汽车速度v=36km/h=10m/s,汽车刹车可看作匀减速运动,由运动学公式得:
v2=2aL
由牛顿第二定律得:kmg=ma
联立上述二式解得:k=
=v2 2gL
=0.1100 2×10×50
(2)汽车速度v′=43.22km/h=12m/s,在反应时间△t内,汽车仍做匀速运动,其位移:
s1=v′•△t=12×0.5m=6m
刹车后汽车的加速度大小为a,则:a=kg=1m/s2
刹车后汽车滑动的位移为:s2=
=v′2 2a
m=72m144 2
安全距离:s=s1+s2=6m+72m=78m.
(3)汽车拐弯做圆周运动,摩擦力提供向心力,当摩擦力取最大静摩擦力时,速度取最大值,
根据向心力公式得:
m
=kmgvm2 R
解得:vm=
=kgR
m/s=6m/s0.1×10×36
答:(1)紧急刹车过程中车受到的阻力与车的重力的比值k为0.1;
(2)当他看到前方路面障碍后车至少要前进72m后才能停下来;
(3)该司机要经过一处拐弯半径R=36m的水平弯道.设地面对车的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.为保证安全,在进入弯道前,他应将车速减小到6m/s以下.