减速带是道路上常见的交通设施。它通常安装在有更多行人的公共道路上,如学校和医院。当汽车通过青岛减速带时,它必须减速以确保行人的安全。在减速带之前,汽车是否不能减速。
以原来的速度前进怎么样?对于高速公路上常用的减速带横截面简化图,其底部宽度为d,高度为h。一辆质量为m的汽车以V的速度通过减速带。我们不妨估计一下青岛减速带对汽车的影响。
汽车在青岛减速带上的运动可以分为升和下降两个阶段。由于减速带的高度h非常小,因此可以认为汽车的重力势能保持不变。由于机械能的守恒,动能保持不变,即汽车的水平运动可以看作是一种均匀的速度运动,速度是v
(1)在上升阶段,几乎可以认为汽车在垂直方向上均匀加速,加速度为a,上升时间为t。因为汽车有一定的长度,前轮和后轮不能同时通过减速带,所以我们可以把汽车质量的一半m'=m作为研究对象。F-m'g=m牛顿第二定律获得的F=1m(8hge+g)。如果汽车通过减速带的速度增加10倍,汽车的垂直加速度将增加100倍。减速带将对汽车产生巨大影响,这对汽车本身和车内乘客极为不利。
(2)在下降阶段,如果速度较小,车轮会沿减速带表面滑动,减速带不会产生很大的力;如果速度很高,车轮将从相对较高的点离开减速带,车轮将产生更大的力撞击地面。可以看出,在进入减速带之前,我们不仅要考虑自己的安全,还要考虑他人的安全。通过以上分析,我们可以帮助学生建立强烈的安全意识。近似是处理物理问题的有效方法。
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