直線運動和人類社會

楊斌

一、與人類生活有關的問題

近來，駕駛的安全問題一直是引起大眾關注的焦點，利用物理學的知識可以來研究安全問題，并且盡可能的避免危險的發(fā)生.

例1 一輛長途客車正在以v=20 m/s的速度勻速行駛.突然，司機看見車的正前方x=33m處有一只狗，如圖1（甲）所示，司機立即采取制動措施.若從司機看見狗開始計時（t=O），長途客車的“速度一時間”圖象如圖1（乙）所示.

（1）求長途客車從司機發(fā)現(xiàn)狗至停止運動的這段時間內(nèi)前進的距離：

（2）求長途客車制動時的加速度；

（3）若狗正以v'=4m/s的速度與長途客車同向奔跑，問狗能否擺脫被撞的噩運？

解析：（1）根據(jù)圖象面積，得到汽車從發(fā)現(xiàn)小狗到剎車停下來的位移為

（2）由圖象斜率得：

（3）當客車由

司機從看到狗到速度減為v₁=4m/s所通過的位移為

而狗通過的位移為x₂=（t₁+t）=4×（0.5+3.2）=14.8 m，x₂+33 =47.8 m

因為x₁>x₂+33，所以狗將被撞.

高速公路小車的限速達到120 km/h，也就是達到33.33m/s，將是上題中的1.67倍，那么他的剎車距離將會達到127.78m左右，所以高速公路上的安全距離規(guī)定為200 m，這是充分考慮到駕駛?cè)藛T的反應時間和安全.

二、與人類運動有關的問題

利用物理學知識對人體的運動潛能進行合理的訓練，結(jié)合生物方面的研究，這樣可以提高人類的運動能力.

例2 原地起跳時，先屈腿下蹲，然后突然蹬地.從開始蹬地到離地是加速過程（視為勻加速）加速過程中重心上升的距離稱為“加速距離”.離地后重心繼續(xù)上升，在此過程中重心上升的最大距離稱為“豎直高度”.現(xiàn)有下列數(shù)據(jù)：人原地上跳的“加速距離”d₁=0.50m，“豎直高度”h₁=1.0 m；跳蚤原地上跳的“加速距離”d₂=0.00080m，“豎直高度”h₂=0.10m.假想人具有與跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距離”仍為0.50m，則人上跳的“豎直高度”將達到多少？

解析：用a表示跳蚤起跳的加速度，t表示離地時的速度，則對加速過程和離地后上井過程分別有v²=2ad²=2gh²