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减速带前要减速

南昌减速带是公路上常见的一种江西交通设施,通 常 安 装 在 学 校 、医 院 等 行 人出入 较多 的公 共 场 所 的马 路 上,汽 车 驶 过 减 速带 都 要 减 速 前进,从 而 保 障了行 人 的 安 全。汽 车 能不 能 在减 速带 前 不 减速而按原速 前进 呢?今天我们就从数学与物理学的角度分析。

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如 图 2所示 为公 路上 常用 减速 的截 面 简化 图 ,其底 面宽 为d,高 度 为 h,一质量 为 m 的汽车 以速度 驶过此 减 速 带 ,我 们 不 妨 来 估算一下 减速带对 汽 车 产 生 多大 的冲击力 。图 2汽车在 减速 带 上 的 运 动 可分 为 上 升 和 下 降 两 个阶段 ,由于减 速带 的高 度 h很 小 ,可 以认 为 汽 车 的 重力势能 不变 ,由于 机械 能守恒 ,动 能也 不 变 ,即汽 车 的水 平运 动可 以看成 匀速运 动 ,速度 大小 为 v。

在上 升 阶段 ,可 近 似 认 为 汽 车 在 竖 直方 向上做 匀加速 运动 ,加速 度为 a,设 上 升时 间为 t,

由水 平方 向匀速 运动 的规 律可得:t=\frac{d}{2v} ,

竖 直方 向汽车做 匀加 速运 动 ,则:h=\frac{1}{2} at^2,

解得:a=\frac{8hv^2 }{d^2 } 

由于 汽车有一定的长度 ,前 轮 和后 轮 不可 能 同时通过南昌减速带 ,因此可以取汽车质量的一半为研究对象 ,由牛顿第 二定 律可得知 ,若汽 车通过减速带的速度增加10倍 ,则汽车在竖直方向的加速度将会增加 100倍 ,减速带将会对汽车产生巨大的作用力 ,这对汽车本身和车内的乘客是极为不利的。

通过上述分析 ,汽车在下降阶段 ,若速度较小 ,车轮会沿减速带表面下滑 ,减速带不会产生很大的作用力 ;若速度很大时 ,汽车的车轮将会从最高点飞离减速带 ,车轮着地后与地面撞击也会产生较大的作用力。可见 ,进入南昌减速带前要减速 ,除了要考虑自身安全外 ,更多的是 为他人的安全着想。

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郭女士:18942248330
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