Question

11．汽車碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車安全性能的有效方法之一．設(shè)汽車在碰撞過程中受到的平均撞擊力達(dá)到某個(gè)臨界值F₀時(shí)，安全氣囊爆開．某次試驗(yàn)中，質(zhì)量m₁=1 600kg的試驗(yàn)車以速度v₁=36km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)時(shí)間t₁=0.10s碰撞結(jié)束，車速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開．忽略撞擊過程中地面阻力的影響．
（1）求此過程中試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I₀的大小及F₀的大��；
（2）若試驗(yàn)車以速度v₁撞擊正前方另一質(zhì)量m₂=1 600kg、速度v₂=18km/h同向行駛的汽車，經(jīng)時(shí)間t₂=0.16s兩車以相同的速度一起滑行．試通過計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車的安全氣囊是否會(huì)爆開．

Answer 1

分析 （1）撞擊過程中，以試驗(yàn)車為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量定理求試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I₀．再由沖量的定義式I=Ft求F₀的大�。�
（2）試驗(yàn)車和汽車碰撞后獲得共同速度，由動(dòng)量守恒定律求得此共同速度，再對(duì)對(duì)試驗(yàn)車，由動(dòng)量定理求得試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖力，即可判斷安全氣囊是否會(huì)爆開．

解答 解：（1）v₁=36 km/h=10 m/s，取速度v₁的方向?yàn)檎�方向，以試�?yàn)車為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理有：
-I₀=0-m₁v₁ …①
將已知數(shù)據(jù)代入①式得：
I₀=1.6×10⁴N•s…②
由沖量定義有：
I₀=F₀t₁ …③
將已知數(shù)據(jù)代入③式得：F₀=1.6×10⁵N…④
（2）設(shè)試驗(yàn)車和汽車碰撞后獲得共同速度v，由動(dòng)量守恒定律有：
m₁v₁+m₂v₂=（m₁+m₂）v…⑤
對(duì)試驗(yàn)車，由動(dòng)量定理有：
-Ft₂=m₁v-m₁v₁ …⑥
將已知數(shù)據(jù)代入⑤⑥式得：
F=2.5×10⁴N…⑦
可見F＜F₀，故試驗(yàn)車的安全氣囊不會(huì)爆開  
答：（1）此過程中試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I₀的大小是1.6×10⁴N•s，F(xiàn)₀的大小是1.6×10⁵N．
（2）試驗(yàn)車的安全氣囊不會(huì)爆開．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于碰撞，要掌握其基本規(guī)律：動(dòng)量守恒定律．對(duì)碰撞、打擊等瞬時(shí)過程中作用力，往往根據(jù)動(dòng)量定理求解．