直线运动和人类社会

杨斌


一、与人类生活有关的问题
近来,驾驶的安全问题一直是引起大众关注的焦点,利用物理学的知识可以来研究安全问题,并且尽可能的避免危险的发生.
例1 一辆长途客车正在以v=20 m/s的速度匀速行驶.突然,司机看见车的正前方x=33m处有一只狗,如图1(甲)所示,司机立即采取制动措施.若从司机看见狗开始计时(t=O),长途客车的“速度一时间”图象如图1(乙)所示.
(1)求长途客车从司机发现狗至停止运动的这段时间内前进的距离:
(2)求长途客车制动时的加速度;
(3)若狗正以v'=4m/s的速度与长途客车同向奔跑,问狗能否摆脱被撞的噩运?
解析:(1)根据图象面积,得到汽车从发现小狗到刹车停下来的位移为
(2)由图象斜率得:
(3)当客车由
司机从看到狗到速度减为v1=4m/s所通过的位移为
而狗通过的位移为x2=(t1+t)=4×(0.5+3.2)=14.8 m,x2+33 =47.8 m
因为x1>x2+33,所以狗将被撞.
高速公路小车的限速达到120 km/h,也就是达到33.33m/s,将是上题中的1.67倍,那么他的刹车距离将会达到127.78m左右,所以高速公路上的安全距离规定为200 m,这是充分考虑到驾驶人员的反应时间和安全.
二、与人类运动有关的问题
利用物理学知识对人体的运动潜能进行合理的训练,结合生物方面的研究,这样可以提高人类的运动能力.
例2 原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地.从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速)加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”.离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”.现有下列数据:人原地上跳的“加速距离”d1=0.50m,“竖直高度”h1=1.0 m;跳蚤原地上跳的“加速距离”d2=0.00080m,“竖直高度”h2=0.10m.假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距离”仍为0.50m,则人上跳的“竖直高度”将达到多少?
解析:用a表示跳蚤起跳的加速度,t表示离地时的速度,则对加速过程和离地后上井过程分别有v2=2ad2=2gh2
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