Question

【题目】无人驾驶目前还有较多的技术障碍难以克服，其中汽车车载系统严重依赖无线通信传输速度是主要的技术障碍。最近世界通信巨头华为公司提出基于5G通信技术的解决方案，该5G通信技术的超低时延的优势将提升车联网数据采集的及时性，保障实时信息互通，消除无人驾驶安全风险。简化的工作模式是无人驾驶车载电脑发现问题，通过5G信号将问题传输给云端中央服务器，服务器将处理方案回传给车载电脑，然后车载电脑采取加速或减速等操作。在某次实验室测试中汽车以10m/s的速度匀速前进，车载传感器检测到正前方22m处有静止障碍物，车载电脑通过5G信号通知云端，随后车载系统获得指令立即采取制动措施（5G信号下，系统信号传输延迟忽略不计），使之做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动，并向车上成员发出警告，2s之后系统采取紧急制动，使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。，已知 求：

（1）驾驶员采取紧急制动之前，汽车行进距离的大小；

（2）假设驾驶员的质量为70kg，求紧急制动时座位对驾驶员的作用力大小；

（3）现有4G信号系统平均延迟时间为0.4s，在4G通信情况下，在22m距离内系统直接匀减速的加速度至少要多大才能避免相撞（保留2为有效数字）。

Answer 1

【答案】（1）18m （2）896N （3）

【解析】

（1）根据匀变速运动的速度公式v=v0+at可知
2s时的瞬时速度为v1=10-1×2=8m/s
汽车通过的位移

（2）紧急制动时通过的位移为x2=s-x=4m，
根据v2-v12=2a2x2
解得：a2=-8m/s2
紧急制动时，水平方向的作用力F1=ma2=560N
竖直方向的作用力F2=mg=700N
所以紧急制动时座位对驾驶员的作用力F=≈896N
（3）根据题意，在4G信号延迟0.4s内，汽车在延迟0.4s内通过的位移x3=v0t=4m，
直接匀减速避免相撞，则根据v2-v02=2a3x3
解得：a≈2.8m/s2