2016-12-31
Шофер автомобиля, едущего со скоростью V, внезапно увидел перед собой на расстоянии 5 широкую стену. Что ему выгоднее: затормозить или повернуть?
Решение:
Если шофер затормозит, автомобиль остановится, когда его кинетическая энергия израсходуется на работу против силы трения. При повороте автомобиля та же сила трения будет играть роль центростремительной силы, заставляющей автомобиль двигаться по дуге окружности.
В случае торможения $mv^{2}/2 = fx$, где $f$ — сила трения, $x$ — путь, который пройдет автомобиль после включения тормоза. Отсюда $x = mv^{2}/2f$. Очевидно, чтобы автомобиль не врезался в стену, должно быть
$x = mv^{2}/2f \leq s$, или $f \geq mv^{2}/s$.
В случае поворота
$f = mv^{2}/R$,
и, чтобы автомобиль не разбился, должно быть
$R = mv^{2}/f \leq s$ или $f \geq mv^{2}/s$.
Для того чтобы избежать столкновения со стенкой, при торможении нужна сила трения, вдвое Меньшая, чем при повороте. Очевидно, выгоднее тормозить, чем поворачивать.