Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какие законы Вы использовали для описания движения автомобиля?

Условие

На гоночных автотрассах используют так называемые «выведенные» повороты, на которых дорожное полотно наклонено под некоторым углом альфа к горизонту внутрь поворота. Известно, что при определенном угле альфа автомобиль может двигаться с постоянной скоростью V = 108 км/ч по повороту с радиусом R = 250 м таким образом, что полная сила реакции полотна дороги все время перпендикулярна полотну, то есть у этой силы нет составляющих, параллельных полотну. При какой скорости V_м автомобиль начнет скользить поперек трассы и может быть «выкинут» с нее наружу поворота, если коэффициент трения колес о трассу равен μ=0,7?\mu=0,7? Считайте, что в момент начала скольжения у силы трения нет составляющей в направлении движения.

Какие законы Вы использовали для описания движения автомобиля? Обоснуйте их применимость к данному случаю.

Рисунок к задаче

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. Обоснование.

    Будем считать систему отсчета, связанную с полотном дороги, инерциальной, автомобиль — материальной точкой, движущейся по оси полотна трассы на повороте известного радиуса с постоянной по модулю скоростью. При таких предположениях можно пользоваться законами динамики (2-м и 3-м законами Ньютона) и уравнениями кинематики для вращательного движения, а также свойствами силы сухого трения. В рамках простейшей модели (закон Амонтона-Кулона) эта сила является касательной составляющей силы полной реакции опоры и направлена противоположно направлению смещения (действительного или возможного) тела относительно опоры. Модуль силы сухого трения не может превышать μN\mu N где μ\mu — коэффициент сухого трения, N — модуль силы нормальной реакции опоры. Перейдем к решению. Рассмотрим вначале первый случай, когда полная сила реакции полотна дороги направлена перпендикулярно ему и не имеет параллельных составляющих (сил трения).1. На автомобиль, движущийся по наклонному полотну дороги, действуют сила тяжести m\vecgm\vecg (здесь m — масса автомобиля), сила реакции опоры N⃗,\vec{N}, которая по условию должна быть перпендикулярна полотну дороги, и силы сопротивления движению, которые нас не интересуют, поскольку они направлены вдоль постоянной скорости автомобиля V⃗\vec{V} перпендикулярно силам m\vecgm\vecg и N⃗\vec{N} [рисунок]

Осталось ещё 7 шагов

  1. Интересующие нас силы, складываясь по правилу…

  2. Согласно второму закону Ньютона с учетом…

  3. Подставляя числа из условия, получаем (1 м/с…

  4. Снова изобразим на рисунке силы, действующие…

  5. Суммарная центростремительная сила…

  6. Сложим вначале векторы N_н и F_тр, а затем (…

  7. Поскольку F_н= mg/tg бета = mV^2_мR , то V_м=…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Механика (расчетная задача)»