Во время автомобильной катастрофы машина, двигавшаяся со скоростью v=54 км/ч, налетела на бетонную стену. При этом передняя часть машины смялась так, что е
е длина уменьшилась на l1=0,5 м. Какая постоянная сила должна действовать на пассажира со стороны ремня безопасности, чтобы он не разбил головой ветровое стекло? Расстояние от головы пассажира до ветрового стекла l2=0,5м. Масса пассажира m=60 кг
Ответ должен получиться 6750 ньютон

Ответ: 6750 Н

Объяснение:

Дано:

v = 54 км/ч = 15 м/с

L1 = 0,5 м

L2 = 0,5 м

m = 60 кг

----------------------------------------

F - ?

Решение:

Пусть L1 = L2 = L

По ЗСЭ

( mv² )/2 = 2FL

F = ( mv² )/( 4L )

F = ( 60 * 15² )/( 4 * 0,5 ) = 6750 Н

Дано: m =60кг; L1= 0,5м; L2 = 0,5м; v0= 54 км/ч = 15м/с.

1. Возьмём систему отсчёта относительно Земли.

Относительно Земли в процессе катастрофы машина переместилась на 0,5м. И голова человек на 0,5м. Будем считать, что шея человек расстягивается. Благодаря этому голова может перемещаться по горизонтали. Что? Это физика.

2. На конец торможения, голова перемещается на один метр. На конец торможения скорость головы равна нулю.

V= v0 + at.

0= 15м/с + at.

at= -15м/с.

3. Найдем время торможения головы по формуле: x= x0 + v0t + ((a*t^2)/2).

x - x0 =1м.

1м= 15м/с -(15м/с) /2.

Умножим равенство на два.

2м= 30м/с * t - 15м/с.

t = (2/15)с. "Время торможения головы".

4. Найдём ускорение головы при торможении. По формуле at =-15м/с.

a= -15м/с * (1 / t) = -15м/с * (15 / 2)с = -(225/2)м/с^2.

a= -112,5м/с^2. Ускорение направлено против направлению торможения.

5. По воторому закону Ньютона ma= F.

F= 112,5м/с^2 * 60кг = 6750Н.

F = 6750H.

6. Что это значит? Если ремень безопасности будет действовать на человека с такой силой, то при торможении голова человека соприкоснётся со стеклой, но с нулевой скоростью, что человек не умрёт.

7. Но если вы хотите, чтобы голова, вообще не сдвинулось с места, то есть относительно кресла при торможении.

То нужно голове придать такое ускорение, с которой тормозит автомобиль. Его можно вычислить. Находим время остановки автомобиля.

Автомобиль переместилась на 0,5м.

Следовательно 0,5м= 15м/с * t + ((a * t^2 ) / 2).

at то же самое, at= -15м/с.

Подставляем. 0,5м= 15м/с * t - ((15t / 2) * (м/с) * t).

Умножим равенство на два.

1м= 30м/с * t - 15м/с * t = 15м/с * t.

t= (1 / 15) с. "Время остановки машины".

Ускорение машины при остановке по формуле at= -15м/с равна a= -225м/с^2.

Следовательно, сила F= 13500H. Но это сила опаснее. Ведь наши тела мягкие. И нужно это учитывать.