Question

2．2014年12月，東北地區(qū)普降大雪，出現(xiàn)近年來(lái)少見(jiàn)的寒潮．為了安全行車(chē)，某司機(jī)在冰雪覆蓋的平直公路上測(cè)試汽車(chē)的制動(dòng)性能．當(dāng)車(chē)速v=36km/h時(shí)緊急剎車(chē)（可認(rèn)為車(chē)輪不轉(zhuǎn)動(dòng)），車(chē)輪在公路上劃出一道長(zhǎng)L=50m的剎車(chē)痕跡，取g=10m/s²．求
（1）車(chē)輪與冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（2）若該車(chē)以v=28.8km/h的速度在同樣路面上行駛，突然發(fā)現(xiàn)正前方停著一輛故障車(chē)．為避免兩車(chē)相撞，司機(jī)至少應(yīng)在距故障車(chē)多遠(yuǎn)處采取同樣的剎車(chē)措施．已知司機(jī)剎車(chē)反應(yīng)時(shí)間為△t=0.6s．

Answer 1

分析 （1）剎車(chē)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度位移關(guān)系求出剎車(chē)時(shí)的加速度，由牛頓第二定律求得動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）司機(jī)在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，剎車(chē)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，分別求出勻速運(yùn)動(dòng)的勻減速的位移之和即為安全距離．

解答 解：（1）汽車(chē)剎車(chē)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，已知v₀=36km/h=10m/s，末速度v=0，位移x=50m
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系有：0-10²=2a×50
解得a=-1m/s²，負(fù)號(hào)表示加速度的方向與速度方向相反；
汽車(chē)剎車(chē)后在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)牛頓第二定律有：-μmg=ma
車(chē)輪與冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：$μ=-\frac{a}{g}=\frac{1}{10}$
（2）汽車(chē)在以v₀′=28.8km/h=8m/s行駛時(shí)，在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移為：
x₁=v₀′△t=8×0.6m=4.8m
剎車(chē)后勻減速運(yùn)動(dòng)的位移為：
${x}_{2}=\frac{0-{v}_{0}{′}^{2}}{2a}=\frac{0-{8}^{2}}{2×（-1）}m=32m$
所以汽車(chē)剎車(chē)的安全距離為：
x=x₁+x₂=4.8+32m=36.8m
答：（1）車(chē)輪與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1；
（2）司機(jī)至少應(yīng)該距障礙車(chē)36.8m處開(kāi)始剎車(chē)．

點(diǎn)評(píng) 掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系是正確解題的基礎(chǔ)，知道剎車(chē)后（車(chē)輪不動(dòng)）是車(chē)在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)知道在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)．