首页 > 知识库 > 正文

怎样用受力分析解释刹车人向前倾倒?

怎样用受力分析解释刹车人向前倾倒?

由网友 软软de新鲜事 提供的答案:

简答:刹车是车突然收到反方向加速度,车的速度突然减小;紧接着人受到车施加的摩擦力,在脚的部位产生向后的加速度,而上半身只受到较小的加速度,致使人上半身速度大于下半身速度,人重心前倾,导致摔倒。

要仔细探究的话,我做了几个动图辅助理解,以地面为参考系。

起初人与车以相同速度一同行驶,人、车速度都为v

然后假设小车突然刹车,车速度很快降为0,人由于惯性,此刻速度仍为v

接着是刹车后的慢放镜头

小车静止,而人则以速度v继续向前运动,但脚踩在车上

由于人的脚掌与小车具有相对运动的趋势,人受到小车施加的向后的摩擦力f

由于受到摩擦力f,人体产生向后的加速度,使人体速度减小

如果把人体分为上下两部分分析,就发现下肢受到摩擦力f产生反向加速度,而上肢则受到下肢的牵引也产生反向加速度,但下肢的反向加速度大于上肢的,所以很快下肢的速度小于上肢,重心就会前倾,人就呈倾倒的姿态。

或者以人为参考系

由于摩擦力f的施力点不在人体重心,因此摩擦力f对人体产生一个力矩,人体就会以重心为圆心产生角加速度,从而产生角速度,表现为人体倾倒(旋转)。

话说,要是这么用心的gif图你都不给我点赞/关注的话,我就怀疑你是来骗作业的,哼╭(╯^╰)╮

由网友 断小鸿 提供的答案:

这个要根据惯性来分析,然后才考虑力学问题!

刹车过程中,车速在下降,人本来与车速一致,在没有屁股里手的作用力下,人体瞬时速度都比车速高,因此人体会前倾。简单的说就是车已经有停下的趋势了,但是你却没有停下的意思!这就是惯性!

为何你没有一直向前呢?因为你的屁股对座椅有摩擦力,你的脚和手对身体有支撑力,所以在这力的共同作用下,你就没有持续向前移动,而只是没有支撑的部位前倾了。

由网友 工控搞机友 提供的答案:

惯性就是物体拥有的维持自身运动状态的性质,用质量来衡量。

当刹车时车突然减速但人因为惯性依旧要以原来的速度前进,即此时人向前运动速度比车大,那么人便相对于车向向前运动,人便会向前倾。当然因为扶手摩擦或者安全带人飞不出去。

启动时同理,车突然加速但人因为惯性依旧要以原来的速度前进,即此时人向前运动速度比车小,那么人便相对于车向向后运动,人便会向后倾。

由网友 物理新视野 提供的答案:

本题似乎很简单,其实做起来是不那么容易的,至少属于高中物理题。

由于题目许多参量条件需要自行预设,又涉及动量守恒定律,故远远超出了初中物理范围。

以小汽车为例,刹车人即驾驶者,是本题的受力分析的研究对象,准确的说,驾驶者的臀部是受力分析对象。如图所示:

事先给出十个预设:

①驾驶者身体质量为m千克,

②上半身质量为?m,

③上半身重心在O点,

④驾驶者的臀部与驾驶座的接触点为P,相关的重心力矩OP=R米。

⑤汽车总质量为M,

⑥刹车前做匀速直线运动的速度为v,

⑦臀部与驾座的摩擦系数为μ?,

⑧车轮与路面的摩擦系数为μ?,

⑨汽车刹车片的摩擦系数为μ?,

⑩急刹车所用的时间为t。

有了预设的物理参数,现在我们可以进行驾驶者的受力分析,并建立相关的物理方程了。

在刹车前后,驾驶者臀部受到的力如下:

其1,臀部受到地球的重力:

G=mg...(1)

其2,臀部受到驾座的压力:

N=G=mg...(2)

其3,臀部受到驾座摩擦冲量:

p?=μ?mgt...(3)

其4,汽车受到轮胎摩擦冲量:

p?=μ?Mgt...(4)

其5,轮胎受到摩擦片的冲量:

p?=μ?Ft...(5)

其6,驾驶者原先持有的动量:

p=mv...(6)

其中,刹车片提供的摩擦力F,不在话下。

有冲量转换的传递链:

p?=p?=p?...(7),即:

μ?Ft=μ?Mgt=μ?mgt,

μ?F=μ?Mg=μ?mg,

有:μ?=μ?M/m,μ?=μ?F/Mg,

故:μ?=μ?F/mg...(8)

将(8)代入(3),有:

p?=(μ?F/mg)mgt,

即:p?=μ?Ft...(9)

根据动量守恒定律:

p?+p=0,即:

μ?Ft+mv=0,有:

F=-mv/μ?t...(10)

本题答案的解析式(10),其物理意义如下:

其一:F是摩擦片的工程设计压力,被间接的作用到驾驶者的臀部。

其二:带负号的“-mv”表示反动量,恰好作用在臀部,而上半身重心不得不前倾。

其三:反比因子“1/μ?t”:若刹车片摩擦系数一定,刹车时间“t”越急越短,反冲力越大。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

声明:本网内容收集自互联网,旨在传播知识仅供参考,不代表本网赞同其观点,文字及图片版权归原网站所有。

更多精彩内容推荐:

山东为什么不发展滨州?

我是冰哥聊史论古今,我来回答。我是山东人,老家不是滨州的,但是去滨州出过几次差,和滨州的朋友也聊过当地的经济,所以对这个问题算是有点发言权。以下是我梳理的关于滨州未发展的一些原因,对其他地区可能也有借鉴意义。先通过经济数据来了解滨州整体的经济形势。2018年的山东省GDP排名中,...

这两个部位越“大”,说明您的湿气越重,寿命“越短”,需警惕!具体指什么?

有人说,湿邪不去,吃再多的补品都是徒劳的。正所谓“千寒易除,一湿难去”。湿邪之气若是埋藏在身体里,必定就会对身体造成极大的伤害。中医认为,湿气过重,则伤及我们的阳气。为什么说,湿气越重的人,寿命“越短”!因为湿气,又称为万恶之邪,在致病的风、寒、暑、湿、燥、火这“六淫邪气” 中,...

贵阳白云区今后的发展将会如何?

贵阳的白云区就像一句不恰当的俗话"媳妇熬成婆”的感觉,几个区当中小河被花溪并了,乌当区虽一直在贵阳市的核心区域中,但总是不温不火,之前的白云区,花溪区,小河区因交通问题,距老城中心都比较远,所以都有进城去的说法。但白云区在几个区当中发展可以说是最差的一个。随着金阳新区的成立,市政...

“寺”和“庙”有什么区别?

现在国内有许多的关于佛教的新闻报道,从这些报道中,我们经常可以看到记者们都将佛教的寺院统称为“寺庙”。即便有时候跟朋友们聊天的时候,也会时常听见他们说:“我什么什么时候到哪个庙里却烧香拜佛了。”即便是在新闻报道里,记者们也经常会将佛教的寺院给写为“寺庙”。其实我们大家都知道,他们...

南阳南部规划多远?

感谢邀请,从目前南阳的规划来看,南阳发展还是非常有侧重点的,向南也是规划到宁西铁路和二广高速交叉点一带。从2017年到2020年的用地规划来看,南阳向南部重点发展的是白河到沪陕高速、二广高速之间的区域,这片区域也将对村庄进行安置,进行产业化发展,只有一小部分在沪陕高速以南,再向南...

长期喝红豆薏米粥会怎样?

长期喝红豆薏米粥会怎么样?健康苦行僧,开讲啦!要问吃什么祛湿,可能很多人都会回答道:红豆薏米粥,是呀,红豆薏米粥可以说是祛湿的经典搭配了,二者都有利水祛湿,健脾养胃的功效,搭配食用,能够很好地帮助祛湿,那么长期食用红豆薏米粥真的会祛湿吗,怎么感觉湿气加重了一些。长期食用红豆薏米粥...

到黄山旅游怎样才能既省力,又能不错过美景?

很多人认为黄山旅游就是去看黄山,毕竟,《黄山迎客松》曾经霸占了多少家庭客厅的显要位置,“五岳归来不看山,黄山归来不看岳”的名句又吸引了多少游人的好奇心,以至于,在这样的心理驱动下,很多人都是奔着黄山去了,殊不知,围绕着黄山,有着众多知名而又稀缺的旅游资源。因此,我的建议是,既然旅...

牛肉炖烂的技巧是什么?

牛肉在营养和滋味上来说都是日常肉类中比较优质的一种,如果不是价格因素的话,可能喜欢吃牛肉的人会比爱吃猪肉的还多吧。而牛肉的众多吃法中,炖煮算是比较家常受欢迎的了,酥烂浓香的炖牛肉也是极致的下饭利器,那么这次我们就来解决一下炖牛肉的问题吧。牛肉炖烂的技巧是什么?牛肉要想炖煮的好吃,...

哪10个专业“中看不中用”,毕业后工作难找?

6月份即将过去,无数学子们即将毕业踏入社会,根据有关数据统计,今年毕业的大学生人数多达上千万,这么大的毕业生数量,给国家提出来一个大问题——就业。年年都说毕业季就是失业季,事实的确如此。从2000年开始,大学毕业生的人数是逐年递增,一年增加几十万,就业形势是一年更比一年难,现在可...

三亚景点哪个最好玩?

想吃海鲜的话哪里不会被宰?...

你看过最性感的电影是什么?

有最恐怖的,最唯美的,最劲爆的,有最性感的电影吗?...

清远长隆是不是骗局?

在清远长隆最初动工的时候,我听到的消息---包括长隆内部员工---所说的是:在清远长隆完工后,广州番禺长隆的野生动物园部分将取消,其功能将由清远长隆代替,而原长隆动物园地块,将转型为新奇特互动项目为主的旅游项目。这其实是一个非常符合内在逻辑的想法。对于广州和清远的经济发展,还有长...

如何早期发现食管癌?

谢谢邀请!这个问题以前在微头条科普过。最近刚好发现一例早期的食管癌,回答一下这个问题。先说答案:早期食管癌几乎是没有症状的,或者有不典型的症状,比如有部分人可能有胸痛、胸骨后不适感、烧灼感、针刺或者牵拉感等。但这些症状很多疾病比如反流性食管炎、冠心病、食管鳞状上皮增生、神经官能症...

你有哪些羞于启齿的奇葩爱好?

抠鼻孔抠脚趾这些都是小case啦...

什么样的天然奇石能让你百看不厌?

谢谢邀请,我是奇石哥,很荣幸回答您的问题。先说结论再分析,我的观点是能上手把玩,质色形绝佳,体量适中的奇石才能百看不厌。首先说体量,也就是奇石的大小,如果做到百看不厌一定要体量适中,大小在10~60公分左右。因为这个体量的石头,在人的最佳观赏角度之内,非常便于观察和欣赏,太大或者...

猜你喜欢
热门推荐
今日推荐 更多
猜你喜欢
秒速时时彩