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減速帶是道路上常見的交通設(shè)施。它通常安裝在有更多行人的公共道路上,如學(xué)校和醫(yī)院。當(dāng)汽車通過青島減速帶時,它必須減速以確保行人的安全。在減速帶之前,汽車是否不能減速。
以原來的速度前進(jìn)怎么樣?對于高速公路上常用的減速帶橫截面簡化圖,其底部寬度為d,高度為h。一輛質(zhì)量為m的汽車以V的速度通過減速帶。我們不妨估計一下青島減速帶對汽車的影響。
汽車在青島減速帶上的運動可以分為升和下降兩個階段。由于減速帶的高度h非常小,因此可以認(rèn)為汽車的重力勢能保持不變。由于機(jī)械能的守恒,動能保持不變,即汽車的水平運動可以看作是一種均勻的速度運動,速度是v
(1)在上升階段,幾乎可以認(rèn)為汽車在垂直方向上均勻加速,加速度為a,上升時間為t。因為汽車有一定的長度,前輪和后輪不能同時通過減速帶,所以我們可以把汽車質(zhì)量的一半m'=m作為研究對象。F-m'g=m牛頓第二定律獲得的F=1m(8hge+g)。如果汽車通過減速帶的速度增加10倍,汽車的垂直加速度將增加100倍。減速帶將對汽車產(chǎn)生巨大影響,這對汽車本身和車內(nèi)乘客極為不利。
(2)在下降階段,如果速度較小,車輪會沿減速帶表面滑動,減速帶不會產(chǎn)生很大的力;如果速度很高,車輪將從相對較高的點離開減速帶,車輪將產(chǎn)生更大的力撞擊地面??梢钥闯觯谶M(jìn)入減速帶之前,我們不僅要考慮自己的安全,還要考慮他人的安全。通過以上分析,我們可以幫助學(xué)生建立強(qiáng)烈的安全意識。近似是處理物理問題的有效方法。
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