Question

司機(jī)酒后駕駛極易發(fā)生事故，在汽車上安裝安全氣囊可以在發(fā)生交通事故時(shí)對(duì)司機(jī)起一定的保護(hù)作用．為測(cè)試安全氣囊的可靠性，在一次測(cè)試試驗(yàn)中，讓汽車以20m/s的速度撞到豎直墻壁上，碰撞后汽車在極短的時(shí)間內(nèi)停止，沒有反彈．高速攝像機(jī)的記錄顯示，汽車撞墻后氣囊立即充氣膨脹，模擬司機(jī)（用橡皮制作的司機(jī)模型）沖向氣囊經(jīng)0.2s停止運(yùn)動(dòng)，模擬司機(jī)沖向氣囊的頭部和胸部的質(zhì)量約為30kg，與氣囊的接觸面的面積約為1.0×10³cm²．設(shè)模擬司機(jī)與氣囊之間的作用力為恒力，試估算模擬司機(jī)的頭部和胸部所受到的沖擊壓強(qiáng)的平均值．

Answer 1

分析：模擬司機(jī)的頭部和胸部可看作近似勻減速運(yùn)動(dòng)，由速度變化快慢求解加速度的數(shù)值、由牛頓第二定律可得頭部和胸部所受的平均作用力，進(jìn)而求得壓強(qiáng)的平均值

解答：解：模擬司機(jī)沖向氣囊后作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為：
a=

△v

△t

=

20

0.2

m/s2=100m/s2
根據(jù)牛頓第二定律，模擬司機(jī)頭部和胸部受力為：
F=ma=30×100N=3000N
模擬司機(jī)的頭部和胸部所受到的沖擊壓強(qiáng)的平均值為：
p=

F

S

=

3000

1×103×10-6

p_a=3×10⁶p_a
答：模擬司機(jī)的頭部和胸部所受到的沖擊壓強(qiáng)的平均值為3×10⁶p_a

點(diǎn)評(píng)：理論聯(lián)系實(shí)際的題目經(jīng)常考察，注意分析題目涉及的情境，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)加以解決，本題涉及勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、壓強(qiáng)的計(jì)算等