例、在一宽阔的马路上,司机驾驶着汽车匀速行驶,突然发现前方有一条很宽很长的河,试分析说明他是紧急刹车好还是转弯好?(设汽车转弯时做匀速圆周运动,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。)
提示:
本题中最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,故最大静摩擦力等于μmg,转弯时,最大静摩擦力提供向心力,故μmg=
。刹车时汽车水平方向所受合力就等于滑动摩擦力,汽车做减速运动,故μmg=ma。比较刹车距离s和转弯半径R的大小即解。
解析:
设汽车的质量为m,车轮与地面的动摩擦因数为μ,刹车时汽车的速度为v,刹车距离为s。
若汽车刹车,则有μmg=ma,0-v2=-2as,
所以s=
;
若汽车转弯,则有μmg=
,
所以 R=
。
可见R=2s,司机还是采取刹车较好。
点悟:
汽车在水平公路上行驶,转弯时所需的向心力由地面对车轮的侧向静摩擦力来提供,如果汽车转弯的速率过大,静摩擦力不足以提供向心力,汽车将做离心运动而发生危险!所以在汽车转弯的时候速度不宜过大,这就限制了汽车的高速运动。所以修筑公路时,我们也将路面适当向内侧倾斜,使汽车所受重力和路面对汽车的支持力的合力提供部分向心力,使汽车在速度较大时仍能安全的转弯。