2018-10-12
Шофер автомобиля, едущего со скоростью $v$, внезапно увидел перед собой на расстоянии $s$ широкую стену. Что ему выгоднее: затормозить или повернуть?
Решение:
Если шофер затормозит, то автомобиль остановится, когда его кинетическая энергия израсходуется на работу против сил трения. При повороте автомобиля та же сила трения будет играть роль центростремительной силы, заставляющей автомобиль двигаться по дуге окружности.
В случае торможения $\frac{mv^{2} }{2} = Fx$, где $F$ - сила трения, $x$ — путь, который пройдет автомобиль после включения тормозов. Отсюда $x = \frac{mv^{2} }{2F}$. Очевидно, чтобы автомобиль не разбился, должно быть $x \leq s$ или $F \geq \frac{mv^{2} }{2s}$.
В случае поворота $F = \frac{mv^{2} }{R}$ и, чтобы автомобиль не разбился, должно быть $R \leq s$ или $F \geq \frac{mv^{2} }{s}$.
Для того чтобы избежать столкновения со стеной при торможении, нужна сила трения, вдвое меньшая, чем при повороте. Следовательно, выгоднее тормозить, чем поворачивать.