一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内.假定警车、货车都视为质点,并在同一平直路面上做直线运动.问:
(1)警车在追赶货车的过程中,经过多少时间两车间的距离最大?此最大距离是多少?
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?
解析:(1)警车在追赶货车的过程中,当两车速度相等时,它们间的距离最大,设警车发动后经过t1时间两车的速度相等.
则t1=
s=4 s10 2.5
s货=(5.5+4)×10 m=95 m
s警=
at12=1 2
×2.5×42 m=20 m1 2
所以两车间的最大距离△s=s货-s警=75 m.
(2)v0=90 km/h=25 m/s,当警车刚达到最大速度时,运动时间t2=
s=10 s25 2.5
s′货=(5.5+10)×10 m=155 m
s′警=
at22=1 2
×2.5×102 m=125 m1 2
因为s′货>s′警,故此时警车尚未赶上货车,且此时两车距离
△s′=s′货-s′警=30 m
警车达到最大速度后做匀速运动,设再经过△t时间追赶上货车,则
△t=
=2 s△s′ v0-v
所以警车发动后要经过t=t2+△t=12 s才能追上货车.
答:(1)经过4s两车间的距离最大,此最大距离是75m;(2)警车发动后要12s才能追上货车.