各位看官,你在初中学过。汽车轮胎为什么有花纹呢?
对了,花花学霸说得很好。是为了增加增加接触面粗糙程度来增大摩擦力。但是,同学发现没有,你家汽车如果过来很长时间,那轮胎会怎样呢?是的,会磨的很光滑,然后就必须要轮胎了。
花纹哪儿去了呢?花花真不错,又说对了。每次刹车时,由于压力增加,所以摩擦力增大,于是摩擦力增大了。这样轮胎于与地面摩擦力增大了,于是把汽车机械能转化成轮胎的内能,内能增加了,所以温度升高。于是轮胎会熔化,然后熔化后的橡胶又在地面遇冷凝固成黑色印记。嘿嘿,你知道了胖哥意图了。
每一次,当汽车出现交通事故时,你知道交警都会第一现场赶到,来维护秩序,哪怕这么热的天气,所以大家平时遵守交通规则,少出交通事故,亦是对交警最好保护了。交警到现场后干嘛,第一时间是看受伤者,然后就是寻找这条黑色印记,用随身携带尺测量它的长度,为什么呢?对了,为了测量汽车刹车前速度撒?
让我们来看看一个司机当看到前面紧急情况时,汽车运动的距离。在初中中,我们已经学过了。汽车在这种情况下运动的路程等于反应距离加上刹车距离。由于反应距离是人的一种应急能力,所以作为司机,应该少喝酒,减小反应时间,还有就是要尽量减小汽车的速度。所以刹车前是不是超速,是交通事故判定一个主要依据。这就是警察为什么测汽车刹车后的刹车距离,从来来计算汽车刹车前的速度的原因。
(据报载)某市区一路段发生了一起交通事故:一辆汽车在公路上匀速行驶,突然前面有一位老太太横穿马路,司机发现后立刻刹车,但老太太还是被撞倒了.事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的笔直的痕迹长9
m,从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦因数是0.8。据悉,交通部门规定该路段的速度不得超过40km/h。
首先,假设我们是交警。首先要确定汽车做什么运动,当然可以看做匀减速直线运动。因为当司机踹刹车后,车轮受到的摩擦力向后,与运动初速度在一条直线上却相反,而且摩擦力大小不变,这是物理做匀减速运动的必要条件。花花同学,说说物理受力与物理运动有何关系?
对了,物理受到什么样的力,就有什么样的运动性质。这是高一和初中物理根本区别。运动和物体受力是有因果关系的。当合外力方向与运动方向也就是初速度方向相同却大小不变,物理做匀加速运动。如果方向不变,始终与初速度相同,只是力的大学改变了,这个物理做非匀加速运动,但是速度始终在增大。如果合外力方向与初速度方向不在一条直线上,就要做曲线运动,譬如汽车的转弯。汽车轮子受到摩擦力就不跟运动方向在一条直线上,汽车在转弯时,汽车轮胎上受到合外力一定充当了汽车近似圆周运动的向心力。这就是火车往往在转弯时会形成不水平轨道原因。但是汽车由于公路是平的,所以转弯时,一定要控制好速度。不过行人也有注意安全,听过发生左转弯地方,根据惯性知识,汽车右翻可能性大,所以你在右边就有远离公路,耽当然你在左边就高枕无忧了。
下面看看如何计算撞倒老奶奶汽车是否超速?我们先看一个简单题目:
一辆汽车行驶在水平公路上,为避免发生交通事故,突然紧急刹车,车轮停止转动,最终停下来.在公路上留下一段长度为10m的直线刹车痕迹,路边限速显示牌显示该路段的最高行驶速度为30km/h,若将汽车刹车的运动看做是匀减速直线运动,其加速度大小是5m/s2.(1)请通过计算判断该车是否超速
(2)求该车从开始刹车到停下来所需时间?
解:设该车开始刹车时的速度为v0,a=-5m/s2
则0-υ20=2ax
解得v0=10m/s
由于v0=10m/s=36km/h,所以该车超速.
(2)设该车从开始刹车到停下来所需时间为t,则t=v/a=10/5
s=2s
答:(1)通过计算知车的初速度为36km/h,超速.(2)该车从开始刹车到停下来所需时间为2s.
这是一个匀变速直线运动的速度跟位移关系的一个经典例题。而交警测速那个问题必须求出加速度。如何求出加速度呢?这是牛二定律一个经典问题,如何根据受力求出加速度然后再回到运动学,求出汽车的初速度问题。
动力学两类基本问题
应用牛顿运动定律解决的问题主要可分为两类:1、已知受力情况求运动情况。2、已知运动情况求受力情况。分析解决这两类问题的关键是抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度。
动力学问题的处理方法:正确的受力分析。
对物体进行受力分析,是求解力学问题的关键,也是学好力学的基础。受力分析的依据:力的产生条件是否存在,是受力分析的重要依据之一。力的作用效果与物体的运动状态之间有相互制约的关系,结合物体的运动状态分析受力情况是不可忽视的。由牛顿第三定律(力的相互性)出发,分析物体的受力情况,可以化难为易。
利用牛二定律解题思路及步骤。第一类由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤。确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图。根据力的合成与分解的方法,求出物体所受合外力(包括大小和方向)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度。
结合给定的物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量。
第二类问题由物体的运动情况求解物体的受力情况。
解决这类问题的基本思路是解决第一类问题的逆过程,具体步骤跟上面所讲的相似,但需特别注意:由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向与加速度的方向混淆。题目中求的力可能是合力,也可能是某一特定的作用力。即使是后一种情况,也必须先求出合力的大小和方向,再根据力的合成与分解知识求分力。
牛二定律解题方法。牛顿运动定律是解决动力学问题的重要定律,具体应用的方法有好多,高中物理解题常用的方法有以下几种:
1、正交分解法:
表示方法为减少矢量的分解,建立坐标系时,确定x轴正方向有两种方法:分解力而不分解加速度。分解力而不分解加速度,通常以加速度a的方向为x轴正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上,分别得x轴和y轴的合力。根据力的独立作用原理,各个方向上的力分别产生各自的加速度,最后求合加速度。
2、分解加速度而不分解力。若物体受几个相互垂直的力作用,应用牛顿定律求解时,若分解的力太多,比较繁琐,所以在建立直角坐标系时,可根据物体受力情况,使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度。譬如人站在电梯上加速沿着斜面运动,采用本方法就简单些。
还有一种方法就是程序法。其实就是多个物理过程,分段求出加速度来求解罢了。
言归正传,交警怎样求出那个撞老奶奶的汽车是否超速了。因为在水平做匀减速直线运动,所先分分析受力,在刹车后只受摩擦力,因此F=μ×FN=F=μmg
根据牛二定律
μmg=ma
a=0.8*10=8m/s2
注意应该取负值,应该加速度方向于初速度方向相反。然后根据速度和位移公式可以计算出:V0=12m/s=43.2Km/h
大于40Km/h 属于超速。
我国《道路交通安全法》规定:机动车与非机动车驾驶人、行人之间发生交通事故,非机动车驾驶人、行人没有过错的,由机动车一方承担赔偿责任;有证据证明非机动车驾驶人、行人有过错的,根据过错程度适当减轻机动车一方的赔偿责任;机动车一方没有过错的,承担不超过10%的赔偿责任。
到此,你就完全弄懂了为啥警察测速原理,也知道测速目的也是为将来的断案作为一个重要依据。同学们,首先我们不能横穿马路,人活着才能看到世界精彩。
祝福大家健康而精彩活着!在生活中学习的物理,还原物理本来面目,一直是胖哥说物理永远不变宗旨!希望你在《跟胖哥学物理》中收获喜悦和一份好的心情。
(2018年8月10日于宜昌市尚书巷弄石斋)