ID: 00041153
Коэффициент трения автомобиля о землю равен $\mu = 0{,}4$. Найдите наименьший радиус поворота, чтобы водитель смог избежать аварии при скорости $v = 10$ м/с.
Дано:
$\mu = 0{,}4$
$v = 10$ м/с
$g = 10$ м/с²
Найти: $R_{\min}$
1. Скорость постоянна, поэтому тангенциальное ускорение равно нулю. При движении по повороту радиусом $R$ возникает центростремительное ускорение:
$a = \dfrac{v^2}{R}$
2. По второму закону Ньютона:
$\vec{F}{\text{тяж}} + \vec{F}{\text{тр}} + \vec{N} = m\vec{a}$,
где $\vec{F}{\text{тяж}}$ — сила тяжести, направленная вертикально вниз; $\vec{N}$ — сила нормальной реакции опоры, направленная вертикально вверх; $\vec{F}{\text{тр}}$ — сила трения, направленная к центру поворота (она и обеспечивает центростремительное ускорение).
3. По вертикали автомобиль не движется, поэтому $N = mg$. Проецируем на ось, направленную к центру поворота:
$ma = F_{\text{тр}}$
4. Сила трения покоя не может превышать максимального значения $\mu N$:
$ma \leq \mu N$
$m\dfrac{v^2}{R} \leq \mu mg$
$R \geq \dfrac{v^2}{\mu g}$
5. Наименьший радиус:
$R_{\min} = \dfrac{v^2}{\mu g} = \dfrac{10^2}{0{,}4 \cdot 10} = 25$ м
Ответ: $R_{\min} = 25$ м
Ответ: $R_{\min} = 25$ м