9.在平直的公路上,当一辆公共汽车以v0=12 m/s的速度从某同学身旁经过时,该同学想乘车,立刻以v1=4 m/s的速度跑去追赶该公共汽车,司机看到有人追赶汽车想乘车,立刻制动,让公共汽车做加速度a=-2 m/s2的匀减速直线运动(在运动过程中,可以把公共汽车看成质点)。
(1)该同学何时与汽车有最大距离,最大距离为多少?
(2)该同学何时追上汽车?追赶过程运动的位移大小为多少?
解析:(1)该同学和汽车速度相等时与汽车有最大距离,设经时间t速度相等,则v1=v0+at,代入数据解得t=4 s,
该同学的位移为s1=v1t=4×4 m=16 m,
汽车的位移s2=v0t+12at2=12×4 m+12×(-2)×42 m=32 m,
最大距离为Δs=s2-s1=32 m-16 m=16 m。
(2)设汽车匀减速到停止的时间为t′,则t′=v-v0a=0-12-2 s=6 s,
汽车的位移为s2′=v02t′=122×6 m=36 m,
t′=6 s时该同学的位移s1′=v1t′=24 m,即还没有追上汽车,则该同学全程位移为s2′,追赶时间为t=s2′v1=364 s=9 s。
答案:(1)4 s 16 m (2)9 s 36 m