为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离,已知某高速公路的最高限速v=120km/h.假设前方车俩把速度忽然降为24km/h后做匀速直线运动,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间即反应时间t=0.5s,刹车时汽车受到阻力的大小为汽车重力的0.4倍。球公诉公路上汽车间的距离至少应为多少?(g=10m/s^2)
最高限速v=120km/h=(100/3)m/s.匀速24km/h=(20/3)m/s.
刹车时汽车受到阻力的大小为汽车重力的0.4倍,则,f=0.4mg
而,f=ma
所以,a=-4m/s^
如图
A点表示后方车辆1发现前方车辆2减速的位置;B点表示后方车辆真正开始减速的位置;C点表示前方车辆突然减速的位置;D点表示两车正好不相撞的位置。
要保证后方车辆与前方车辆不相撞,那么:后车与前车即将相撞的时刻,正好减速到与前车的速度一样,之后两车同速一起匀速前进。因此:
从后车发现前车开始减速的位置到前车最初的位置之间就是安全距离(刹车距离),即图中AC
AB段,即反应时间段。后车一直以vo=100/3的速度匀速前进。则:AB=vo*t=(100/3)*0.5=50/3 m
BD段,后车一直减速,直至与前车速度相同。那么:
vt=vo+at,即:20/3=100/3-4t
解得:t=20/3 s
那么,BD=(vt^-vo^)/2a=[(20/3)^-(100/3)^]/(2*-4)
=400/3 m
在t这段时间内,前车一直以20/3 m/s的速度匀速前进,则:
CD=vt=(20/3)*(20/3)=400/9 m
所以,安全距离(刹车距离)AC=AB+BC=AB+(BD-CD)
=(50/3)+[(400/3)-(400/9)]
=950/9 m
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