主题 5 — 运动
三种运动形式 · 道路交通物理——全部含计算
章节
Selfcheck / 自测
- 速率可以不变,为什么圆周运动仍是加速运动?
- 说出三种运动形式,各给一条标志性公式和一个例子。
- 匀速运动的
- 、 - 、 - 图分别是什么样? - 什么是终极速度?它是怎么形成的?
- 区分牛顿阻力和 Stokes 阻力。
- 推导刹车距离
。 - 为什么速度翻倍时停车距离变三倍(而不是翻倍)?
- 以 130 km/h 行驶,仅在 1 s 反应时间内走多远?
- 为什么
几乎与汽车质量无关?它的上限由什么决定? - 为什么雨滴从 2 km 高的云层落下却不致命?
- 在月球上同时放开锤子和羽毛,会发生什么?为什么?
§§ANTWORTEN
- 因为方向变化也是加速度:
, 方向不断改变,所以即使速率不变也在加速。(§5.1) - 匀速(
, ;定速巡航的汽车);匀加速( 常量, , ;自由落体);非匀加速( 随时间变化;有空气阻力的下落)。(§5.2) - 图为上升直线(斜率 ); - 图为水平线; - 图恒为零。(§5.2) - 当阻力与重力相互抵消、
时达到的恒定速度。由于阻力随 增大, 不断减小,直到达到此平衡。(§5.2) - 牛顿阻力
(高速、湍流);Stokes 阻力 (低速、层流、小物体)。(§5.2) - 由
与刹车时间 ,代入得 。(§5.3) - 因为只有反应距离
随 线性增长,而刹车距离 是平方增长——两者之和变三倍(如 28 m → 84 m)。(§5.3) m/s, m——还没踩刹车就已驶过约 36 m,比多数人的直觉远得多。(§5.3) - 因为刹车力的上限是轮胎—路面的静摩擦
;代入 得 ——质量约掉了。上限由摩擦系数 (路面状况、轮胎)决定。(§5.3) - 因为空气阻力随
增大,直到与重力平衡( ),雨滴以终极速度约 7–9 m/s 落地;若无空气阻力它将以 m/s 砸下。(§5.2) - 两者同时落地(Apollo 15,1971 年实地演示):月球没有大气、没有空气阻力,所有物体都以相同的
m/s² 自由下落。(§5.2)