题目
公路上行驶的两汽车之间需要保持一定的安全距离。当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,汽车的安全距离为105m。g=10m/s2。(1)求晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数;(2)已知雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的(2)/(3),若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为多大?
公路上行驶的两汽车之间需要保持一定的安全距离。当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,汽车的安全距离为105m。g=10m/s2。
(1)求晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数;
(2)已知雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的$\frac{2}{3}$,若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为多大?
(1)求晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数;
(2)已知雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的$\frac{2}{3}$,若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为多大?
题目解答
答案
解:(1)设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为μ0,刹车时汽车的加速度大小为a0,安全距离为s,反应时间为t0,
由牛顿第二定律可得:μ0mg=ma0
根据运动学公式得:s=v0t0+$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{0}}$
式中m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度,
联立解得:μ0=0.6;
(2)设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为μ,依题意有:μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,s′为雨天安全距离。
由牛顿第二定律可得:μmg=ma
根据运动学公式得:s′=vt0+$\frac{{v}^{2}}{2a}$
联立并代入数据解得:v=20m/s。
答:(1)晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为0.6;
(2)若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为20m/s。
由牛顿第二定律可得:μ0mg=ma0
根据运动学公式得:s=v0t0+$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{0}}$
式中m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度,
联立解得:μ0=0.6;
(2)设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为μ,依题意有:μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,s′为雨天安全距离。
由牛顿第二定律可得:μmg=ma
根据运动学公式得:s′=vt0+$\frac{{v}^{2}}{2a}$
联立并代入数据解得:v=20m/s。
答:(1)晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为0.6;
(2)若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为20m/s。
解析
步骤 1:计算晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数
首先,将汽车的速度从km/h转换为m/s,即108km/h=30m/s。设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为μ_0,刹车时汽车的加速度大小为a_0,安全距离为s,反应时间为t_0。由牛顿第二定律可得:μ_0mg=ma_0,即μ_0g=a_0。根据运动学公式得:s=v_0t_0+$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{0}}$。将v_0=30m/s,s=105m,t_0=1s代入,解得μ_0=0.6。
步骤 2:计算雨天时汽车在安全距离为70m时的最大速度
设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为μ,依题意有:μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$。设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,s′为雨天安全距离。由牛顿第二定律可得:μmg=ma,即μg=a。根据运动学公式得:s′=vt_0+$\frac{{v}^{2}}{2a}$。将μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$=0.4,s′=70m,t_0=1s代入,解得v=20m/s。
首先,将汽车的速度从km/h转换为m/s,即108km/h=30m/s。设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为μ_0,刹车时汽车的加速度大小为a_0,安全距离为s,反应时间为t_0。由牛顿第二定律可得:μ_0mg=ma_0,即μ_0g=a_0。根据运动学公式得:s=v_0t_0+$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{0}}$。将v_0=30m/s,s=105m,t_0=1s代入,解得μ_0=0.6。
步骤 2:计算雨天时汽车在安全距离为70m时的最大速度
设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为μ,依题意有:μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$。设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,s′为雨天安全距离。由牛顿第二定律可得:μmg=ma,即μg=a。根据运动学公式得:s′=vt_0+$\frac{{v}^{2}}{2a}$。将μ=$\frac{2}{3}{μ}_{0}$=0.4,s′=70m,t_0=1s代入,解得v=20m/s。