上海到南京的列车已迎来第五次大提速,速度达到v1=180km/h.为确保安全,在铁路与公路交叉的道口处需装有自动信号灯.当列车还有一段距离才到达公路道口时,道口应亮出红灯,警告未越过停车线的汽车迅速制动,已越过停车线的汽车赶快通过.如果汽车通过道口的速度v2=36km/h,停车线至道口栏木的距离x0=5m,道口宽度x=26m,汽车长l=15m(如图所示),并把火车和汽车的运动都看成匀速直线运动.问:列车离道口的距离L为多少时亮红灯,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口?
网友回答
解:为确保行车安全,要求列车驶过距离L的时间内,已越过停车线的汽车的车尾必须能通过道口.
汽车能越过停车线至车尾通过道口,汽车的位移为
x′=l+x0+x=(15+5+26)m=46?m
汽车速度v2=36?km/h,通过这段位移需要的时间
t=s=4.6?s
高速列车的速度v1=180?km/h,所以安全行车的距离为
L=v1t=50×4.6?m=230?m.
答:列车离道口的距离L为230m时亮红灯,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口.
解析分析:为确保行车安全,要求列车驶过距离L的时间内,已越过停车线的汽车的车尾必须能通过道口.先求出汽车能越过停车线至车尾通过道口,汽车的位移,再求出通过这段位移需要的时间,高速列车运动的时间和汽车的时间相同,根据位移速度公式即可求解.
点评:实际情况中,还应考虑到关闭栏木需要的时间以及预留的安全时间等,所以在列车离道口更远地方,道口就应该亮起红灯,发出警告.