一辆汽车沿一微斜坡运动,设斜面的倾斜角为θ,若保持发动机的功率不变,它能以v1的速度匀速上坡,能以v2速度匀速下坡,则它在粗糙程度和斜面相同的水平路面上行驶的速度为多大?(功率不变)

问题描述:

一辆汽车沿一微斜坡运动,设斜面的倾斜角为θ,若保持发动机的功率不变,它能以v1的速度匀速上坡,能以v2速度匀速下坡,则它在粗糙程度和斜面相同的水平路面上行驶的速度为多大?(功率不变)

设:汽车的质量为:m,汽车功率为:p,地面和斜面的摩擦系数为:u,水平速度为:v3
由汽车为匀速运动:则有:P=Fv
上坡:(umgcosθ+mgsinθ)=P/v1(1)
下坡:(mgsinθ-umgcosθ)v2=p/v2 (2)
平路:umg=p/v3 (3)
联立解得:
u=(v2sinθ+viconθ)/(v2cosθ+v1cosθ)(4)
把(3),(4)代入(1)消除p,u
即可解得:V3

同意楼上的答案

由于功率不变,匀速运动,则牵引力等于阻力.
上坡时P=F1V1=(μmgcosθ+mgsinθ)V1
下坡时P=F2V2=(μmgcosθ-mgsinθ)V2
解得μ=(V1+V2)tanθ/(V2-V1)
水平公路上
P=μmgV
V=2V1V2cosθ/(V1+V2)

对机车匀速时受力为零,此时牵引力等于重力分力与摩擦力矢量和。上坡时P/v1=mgsina f.P/v2=f-mgsina.umgcosa=f联立得u=(v1 v2)tana/(v2-v1).所以平路v=2v1v2cosa/(v2 v1)