汽车质量为m,额定功率为P,在水平长直路面上从静止开始沿直线行驶,设行驶中受到的恒定阻力为f. (1)求汽车所能达到的最大速度vmax. (2)求汽车从一开始即以加速度a作匀加速运动

问题描述:

汽车质量为m,额定功率为P,在水平长直路面上从静止开始沿直线行驶,设行驶中受到的恒定阻力为f.
(1)求汽车所能达到的最大速度vmax
(2)求汽车从一开始即以加速度a作匀加速运动,汽车能保持匀加速运动的最长时间tmax
(3)汽车在tmax后,加速度和速度分别是怎样变化的?

(1)匀速时速度最大,牵引力和阻力平衡,则此时汽车的最大速度为:
vmax

P
F
P
f

(2)根据牛顿第二定律,汽车匀速运动时的牵引力满足:
(F-f)=ma
匀加速运动时的牵引力为:F=ma+f
汽车匀加速运动的最大速度:
v ′max
P
F
P
ma+f

根据速度时间关系有:
v ′max
=at

得汽车匀加速运动时间:t=
v ′max
a
P
ma2+fa

(3)根据P=Fv和a=
F−f
m
得:
汽车的加速度a=
P
v
−f
m
,可知此后的运动汽车的加速度变小,最后变为零;速度不断增大,最后匀速.
答:(1)求汽车所能达到的最大速度vmax=
P
f

(2)求汽车从一开始即以加速度a作匀加速运动,汽车能保持匀加速运动的最长时间tmax=
P
ma2+fa

(3)汽车在tmax后,加速度逐渐减小直至为0和速度不断增加最后匀速运动.