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如下图所示绘出了在车子轮胎与路面间的动摩擦因数分别是μ1与μ2时,刹车痕(即刹车距离)与刹车前车速的关系图线(图线a对应μ1,图线b对应μ2).v为刹车前车速,s为刹车痕

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如下图所示绘出了在车子轮胎与路面间的动摩擦因数分别是μ 1 与μ 2 时,刹车痕(即刹车距离)与刹车前车速的关系图线(图线a对应μ 1 ,图线b对应μ 2 ).v为刹车前车速,s为刹车痕长度,已知绝大多数车子的轮胎与路面间的动摩擦因数小于等于μ 1 且大于等于μ 2 .例如,刹车痕长度为20m时,刹车前车速为50~56km/h.
(1)假设刹车时车轮立即停止转动,尝试用你学过的知识定量说明刹车痕与刹车前车速的关系;
(2)若发生了撞车的交通事故,交通警察要根据碰撞后两车的损害程度(与车子结构相关)、撞后车子的位移及横转情形等来估算碰撞时的车速.同时还要根据刹车痕判断撞前司机是否刹车及刹车前的车速.若某车子轮胎与路面间的动摩擦因数是μ 1 ,估算出碰撞时该车子的速度为40km/h,碰撞前的刹车痕为20m,请根据右图确定该车子刹车前的车速是多少?并在右图中纵轴上用字母A标出.答:______.
▼优质解答
答案和解析


(1)设车子的质量为m,轮胎与路面间的动摩擦因数是μ,由动能定理得:
-μmgs=-
1
2
mv 2
故:s=
1
2mg
v 2
即:刹车痕与刹车前车速的平方成正比. 
(2)如图所示,由图读出,v 1 =56km/h,刹车时位移是s 1 =20m,且
v 21
=2μgs1①
由动能定理得到:v 2 -
v 20
=-2μgs0,②
所以由①②对比得到,
v 20
-v 2 =
v 21

代入得v 0 2 -40 2 =56 2        
解得v 0 ≈69km/h
车子刹车前的速度为69 km/h(答案可以在68km/h~71km/h之间)
答:(1)刹车痕与刹车前车速的关系为:s=
1
2mg
v 2
(2)该车子刹车前的车速是69 km/h.
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