Question

【題目】無人駕駛目前還有較多的技術障礙難以克服，其中汽車車載系統嚴重依賴無線通信傳輸速度是主要的技術障礙。最近世界通信巨頭華為公司提出基于5G通信技術的解決方案，該5G通信技術的超低時延的優勢將提升車聯網數據采集的及時性，保障實時信息互通，消除無人駕駛安全風險。簡化的工作模式是無人駕駛車載電腦發現問題，通過5G信號將問題傳輸給云端中央服務器，服務器將處理方案回傳給車載電腦，然后車載電腦采取加速或減速等操作。在某次實驗室測試中汽車以10m/s的速度勻速前進，車載傳感器檢測到正前方22m處有靜止障礙物，車載電腦通過5G信號通知云端，隨后車載系統獲得指令立即采取制動措施（5G信號下，系統信號傳輸延遲忽略不計），使之做加速度大小為1m/s2的勻減速直線運動，并向車上成員發出警告，2s之后系統采取緊急制動，使汽車做勻減速直線運動，最終該汽車恰好沒有與障礙物發生碰撞。，已知 求：

（1）駕駛員采取緊急制動之前，汽車行進距離的大小；

（2）假設駕駛員的質量為70kg，求緊急制動時座位對駕駛員的作用力大小；

（3）現有4G信號系統平均延遲時間為0.4s，在4G通信情況下，在22m距離內系統直接勻減速的加速度至少要多大才能避免相撞（保留2為有效數字）。

Answer 1

【答案】（1）18m （2）896N （3）

【解析】

（1）根據勻變速運動的速度公式v=v0+at可知
2s時的瞬時速度為v1=10-1×2=8m/s
汽車通過的位移

（2）緊急制動時通過的位移為x2=s-x=4m，
根據v2-v12=2a2x2
解得：a2=-8m/s2
緊急制動時，水平方向的作用力F1=ma2=560N
豎直方向的作用力F2=mg=700N
所以緊急制動時座位對駕駛員的作用力F=≈896N
（3）根據題意，在4G信號延遲0.4s內，汽車在延遲0.4s內通過的位移x3=v0t=4m，
直接勻減速避免相撞，則根據v2-v02=2a3x3
解得：a≈2.8m/s2