Автомобиль
Найдите максимальное ускорение переднеприводного автомобиля. Масса автомобиля равна \(m\), расстояние между осями передних и задних колёс равно \(b\), высота центра масс равна \(h\), а горизонтальное расстояние от центра масс до задней оси равно \(s\). Коэффициент трения между колёсами и землёй равен \(\mu\). (10 б.)
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаПерейдите в систему отсчёта, связанную с автомобилем, добавьте силу инерции в центре масс и запишите уравнение моментов относительно задней оси; сила тяги ограничена трением на передних колёсах.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(a=\dfrac{g\,s}{h+b/\mu}\).
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеПереходя в неинерциальную систему отсчёта, связанную с автомобилем, нужно добавить к силе тяги \(F_{\text{т}}\) противоположно направленную, равную ей по модулю силу инерции \(F_{\text{и}}\), которая приложена к центру масс. Пусть реакции опоры на передней оси \(N_1\), на задней оси \(N_2\). Уравнения для сил: \(F_{\text{т}}=\mu N_1\), \(F_{\text{т}}=F_{\text{и}}\), \(N_1+N_2=mg\), \(ma=F_{\text{т}}\). Можно записать и уравнение моментов сил относительно задней оси: \(F_{\text{и}}h+N_1b-mgs=0\). Решая систему уравнений, получаем \[a=\frac{gs}{h+\dfrac{b}{\mu}} .\]
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Руль автомобиля МОШ 1960/1986, заключительный этап, 8-11 кл.
- Сила трения колёс автомобиля МОШ 2012/13, отборочный этап, 11 кл.
- Выбор автомобиля «Туймаада» 2012/13, заключительный этап, 11 кл.
- Электромобиль и сопротивление воздуха Курчатов 2017/18, отборочный этап, 9 кл.
- Поездка по льду Эстонская 2020/21, заключительный этап, 9-11 кл.
- Снегоход на разгоне «Шаг в будущее» 2022/23, отборочный этап, 10–11 кл.