Question

下雪天，卡車在筆直的高速公路上勻速行駛．司機突然發現前方停著一輛故障車，他將剎車踩到底，車輪被抱死，但卡車仍向前滑行，并撞上故障車，且推著它共同滑行了一段距離l后停下．事故發生后，經測量，卡車剎車時與故障車距離為L，撞車后共同滑行的距離．假定兩車輪胎與雪地之間的動摩擦因數相同．已知卡車質量M為故障車質量m的4倍．
（1）設卡車與故障車相撞前的速度為v₁，兩車相撞后的速度變為v₂，求
（2）卡車司機至少在距故障車多遠處采取同樣的緊急剎車措施，事故就能免于發生．

Answer 1

【答案】分析：根據動量守恒定律求出兩車相撞后的速度．
清楚碰撞前后運動過程分析，運用動能定理研究相撞前卡車和碰撞后兩車得出關系式．
解答：解：（1）由碰撞過程動量守恒Mv₁=（M十m）v₂        ①
則
2）設卡車剎車前速度為v，輪胎與雪地之間的動摩擦因數為μ，根據動能定理得：
兩車相撞前卡車動能變化Mv²-Mv₁²=μMgL  ②
碰撞后兩車共同向前滑動，動能變化 （m+M）v₂²-0=μ（m+M）gl   ③
由②式  v²-v₁²=2μgL
由③式  v₂²=2μgl
又因l=L，得  v²=3μgl
如果卡車滑到故障車前便停止，由 Mv²=μMgL′④
解得：L′=L
這意味著卡車在距故障前至少L處便緊急剎車，才能免于事故．
答：（1）設卡車與故障車相撞前的速度為v₁，兩車相撞后的速度變為v₂，，
（2）卡車在距故障前至少L處便緊急剎車，才能免于事故．
點評：碰撞的瞬間我們可以運用動量守恒定律研究問題．
該題可以運用動能定理也可以運用運動學公式解決問題．