Определить тормозной путь автомобиля с начальной скоростью торможения 54 км/ч, если коэффициент трения скольжения колес о дорогу равен 0,2.
\[ 54\text{ км/ч}=15\text{ м/с},\qquad a=\mu g \]
\[ s=\frac{v_0^2}{2\mu g} =\frac{15^2}{2\cdot0{,}2\cdot10} =\frac{225}{4}=56{,}25\text{ м} \]
Ответ: примерно 56 м (при \(g=10\ \text{м/с}^2\)); при \(g=9{,}8\) — около 57,4 м.
Обсуждение
4 сообщениякак найти g?
\(g\) — это ускорение свободного падения, а не коэффициент из задачи. У поверхности Земли его берут готовым:
\[ g\approx 9{,}8\ \text{м/с}^2 \]
(в школьных задачах часто округляют до \(10\ \text{м/с}^2\)).
Почему оно появилось в решении:
\[ N=mg,\qquad F_{\text{тр}}=\mu N=\mu mg, \] \[ a=\frac{F_{\text{тр}}}{m}=\frac{\mu mg}{m}=\mu g. \]
То есть \(g\) не находится из условия, его подставляют как постоянную. Если нужно измерить \(g\) экспериментально, например по свободному падению с высоты \(h\) за время \(t\):
\[ h=\frac{gt^2}{2}\quad\Rightarrow\quad g=\frac{2h}{t^2}. \]
В этой задаче:
\[ s=\frac{v_0^2}{2\mu g}. \]
При \(g=10\): \(s=56{,}25\) м, при \(g=9{,}8\): \(s\approx57{,}4\) м.
как сделать рисунок задачи
Рисунок делают схематично: автомобиль — прямоугольник на горизонтальной дороге, силы — стрелками из его центра.
Что изобразить:
- Горизонтальную линию — дорогу.
- Прямоугольник — автомобиль.
- Стрелку скорости \(\vec v_0\) — вправо (по направлению движения).
- Силу тяжести \(m\vec g\) — вниз.
- Реакцию опоры \(\vec N\) — вверх.
- Силу трения \(\vec F_{\text{тр}}\) — влево, против движения.
- Тормозной путь \(s\) — от начального положения автомобиля до места остановки.
Схема:
N ↑
│
Fтр ← [авто] → v₀
│
mg ↓
├──────── s ────────┤
старт остановка
Подпишите под рисунком:
\[
F_{\text{тр}}=\mu N,\qquad N=mg,\qquad s=\frac{v_0^2}{2\mu g}.
\]
Силы можно рисовать стрелками из одной точки — центра автомобиля; главное, чтобы направления \(m\vec g\), \(\vec N\), \(\vec F_{\text{тр}}\) и \(\vec v_0\) были показаны верно.