首页 > 留学知识库

问题: 难题一道

在某铁路和公路交叉的道口处安装了自动拦道木装置,如图所示,当高速列车到达A点时,道口公路上因显示红灯,警告未超过停车线的汽车迅速制动,而已超过停车线的汽车能在列车到达道口之前,全部安全通过道口,已知高速列车的速率v1=120km/h,汽车通过道口的速度v2=5km/h,汽车驶过停车线时立即刹车制动后,滑行的距离s0=5m,道口宽度s为26m,汽车车长L1为15m,若拦道木关闭时间t1=16s,为保障安全需多加时间t2=20s,问列车从A点到道口的距离L应为多长才能确保行车安全。

解答:

一、避免相撞,最起码(安全的底线)是,后面的快车,减速,刚好减到与前面的慢车速度相同,而此时两车刚好接触上。这就是安全的底线了,加速度不能比这个情况的加速度还小,至少要是这个水平。

那么,两个车都有速度,两者的运动状态不同。直接算有点麻烦。可以这样,既然前面的慢车是匀速直线运动着的,那么,我们可以利用“相对速度”和“相对加速度”来算!

以前面的慢车为参照系,在这个参照系里,慢车是不动的,而快车的速度是相对速度,也就是20 - 8 = 12,而相对加速度,由于慢车的加速度为0,所以,在这个参照系中,快车的加速度,也就是相对加速度,和绝对加速度是一样的,求出这个,就求出最后结果了。两车的距离,也就是相对位移,还是50米!

那就变成了初速度12的物品,在50米内,速度减为0,所需要的加速度了
12^2 = 2a×50

解得 a = 1.44

二、题中的情景,是这样的过程:

1.极限情况下,AB两辆车都是15米长,并排行驶,两车的车头都刚刚驶到停车线时,警报响了!这时,A司机认为自己SB到线了,该刹车了,于是刹车,前进了5米(车头前进了5米),极限情况,这5米,刚好能碰到拦道木的位置(也就是说,停车线最短要和道口距离5米)。B司机认为自己NB,已经过线了,那就开过去吧!于是,B司机开了过去,他开了多远?

停车线到道口的长度,5米;

道口宽度,26米;

车脑袋过了道口,这还不够,车屁股也得过去,于是,加上车长15米。一共是26+5+15也就是46米的距离。在A后面的车,和在B前面的车都比AB安全,这里就不用说了。那么B用了多长时间呢?距离有了,46米,速度也有了,5千米/小时(你可千万别说B是减着速过去的!),化成米/秒吧(除以3.6)。

2.以上假定这里的司机是不想找死的。司机不想找死,那么,拦道木也不会把车圈在道口里面的,于是,得等上述两种极限情况的车都安全了,再下拦道木。

那么,也就是说在列车到达道口之前,有B车通过的时间46米/(5/3.6 米/秒) = 33.12秒的时间,加上拦道木的16+20也就是36秒的时间,全部准备时间为69.12秒!(具体数字可能算得不一样,但原理是相同的)

也就是说,高速列车从A点(警报开响)到道口,要经历69.12秒的时间,而列车的速度也有了120千米/小时,化成米/秒,除以3.6吧,于是

这段距离,就至少是69.12×(120/3.6)= 2304米。

至少是这个长度才行。