Question

15．如圖所示，在某市區(qū)內(nèi)，一輛小汽車在公路上以速度v₁向東行駛，一位觀光游客由南向北從斑馬線上橫穿馬路．汽車司機(jī)發(fā)現(xiàn)游客途經(jīng)D處時(shí)經(jīng)過0.5s做出反應(yīng)緊急剎車，但仍將正步行至B處的游客撞傷，該汽車最終在C處停下．為了判斷汽車是否超速行駛以及游客橫穿馬路是否過快，警方派一警車以法定最高速度v_m=16m/s行駛在同一馬路的同一地段，在肇事汽車的起始制動(dòng)點(diǎn)A緊急剎車，經(jīng)過16m后停下來．在事故現(xiàn)場測量得X_AB=26m、X_BC=9m、X_BD=2m．肇事汽車剎車性能良好（可認(rèn)為警車與肇事汽車剎車時(shí)加速度均相同）．問：
（1）該肇事汽車的初速度v₁是多大？
（2）游客橫穿馬路的速度是多大？

Answer 1

分析 肇事汽車和警車剎車時(shí)的加速度相同，根據(jù)警車的初速度、位移和末速度可以求出剎車時(shí)的加速度a，已知肇事汽車的剎車位移、加速度和末速度，可以求出肇事汽車的初速度，游客過馬路的速度v=$\frac{BD}{t}$，其中t為肇事汽車司機(jī)發(fā)現(xiàn)游客到汽車運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間，具體為汽車從A勻減速到B所用時(shí)間加上司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間．

解答 解：①設(shè)剎車速度大小為a，有：v_m²=2a${x}_{m}^{\;}$
代入數(shù)據(jù)：$1{6}_{\;}^{2}=2a×16$    
解得：a=8m/s²
肇事車先勻速，后減速       x_勻+x_減=AB+BC    
x_勻=v_At，
t=0.5s   
v_A²=2${a}_{減}^{\;}$
代入數(shù)據(jù)：${v}_{A}^{\;}•0.5+\frac{{v}_{A}^{2}}{2×8}=35$
由以上計(jì)算式可得：v_A=20m/s
②設(shè)肇事汽車反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移為：
x₁=v_A t=20×0.5=10m     
 x₂=AB-x_勻=26-10=16m
汽車勻減速 v_At’-$\frac{1}{2}$a t’²=${x}_{BE}^{\;}$
代入數(shù)據(jù)：$20t′-\frac{1}{2}×8×t{′}_{\;}^{2}=16$       
t’=1s
游客橫過馬路的速度為：v=$\frac{BD}{t+t′}$=$\frac{4}{3}$m/s
答：（1）該肇事汽車的初速度v₁是20m/s
（2）游客橫穿馬路的速度是$\frac{4}{3}m/s$

點(diǎn)評(píng) 抓住肇事汽車與警車的加速度相同，根據(jù)警車的模擬運(yùn)動(dòng)求得肇事汽車的加速度a，再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以求出肇事汽車的速度v，以及行人橫穿馬路的速度．