猎狗能以最大速度v1=16m/s持续奔跑,野兔只能以最大速度v2=12m/s持续奔跑,一野兔在离洞窟s1=200m 的A处,被位于B处的猎狗发现,猎狗随即以a1=8m/s2的加速度追赶兔子,同时兔子也发现了猎狗,
问题描述:
猎狗能以最大速度v1=16m/s持续奔跑,野兔只能以最大速度v2=12m/s持续奔跑,一野兔在离洞窟s1=200m 的A处,被位于B处的猎狗发现,猎狗随即以a1=8m/s2的加速度追赶兔子,同时兔子也发现了猎狗,此时它与猎狗相距s2=72m,兔子立刻掉头向洞窟跑回,设猎狗、野兔、洞窟在同一直线上,求野兔加速度至少为多少才能保证安全回到洞窟?
答
猎狗先做匀加速直线运动后匀速直线运动,设加速阶段的时间为t1,有:
t1=
=v1 a1
s=2s①16 8
此时间内的位移为:s1=
=
v
21
2a1
m=16m②162 2×8
此后猎狗匀速直线运动,匀速运动到洞口时间为:
t2=
=272−s1
v1
s=16s③272−16 16
故兔子运动200m答总时间为16s,兔子先加速后匀速,兔子跑得最慢的临界情况是跑到洞口时刚好被追上,
设野兔的加速度至少为a,加速时间为t0,根据运动学公式有:答
v2=a2t0④
此段时间内的位移为:s2=
1 2
⑤
a2t
20
匀速运动的位移为;s3=200-s2⑥
由运动学公式可得:s3=v2(16-t0)⑦
联立③④⑤⑥⑦可得,a2=4.5 m/s2
答:野兔加速度至少为4.5 m/s2才能保证安全回到洞窟.