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114-分科測驗-物理-非選擇題-20
某舊式腳踏車使用的「湯匙煞車」系統是在兩輪胎上方加上一個像湯匙的煞車片,如圖7所示。煞車時,連桿會使煞車片施加一正向推力壓在輪胎表面上,因而產生摩擦力使車子減速。若煞車片所施的推力足夠大,則即使腳踏車在行進中,其車輪仍會被「鎖死」,也就是車輪完全不轉動而和地面處於動摩擦的狀態。 已知該腳踏車之兩輪胎和地面間的靜摩擦係數皆為 μst=0.80\mu_{st}=0.80μst​=0.80、動摩擦係數皆為 μkt=0.50\mu_{kt}=0.50μkt​=0.50;煞車片與兩輪胎間的靜摩擦係數皆為 μsb=0.60\mu_{sb}=0.60μsb​=0.60、動摩擦係數皆為 μkb=0.40\mu_{kb}=0.40μkb​=0.40。取重力加速度 g=10 m/s2g=10\,\mathrm{m/s^2}g=10m/s2,並假設此腳踏車和騎車者的總質量為100 kg,且車輪質量可忽略不計。 圖7 當腳踏車在水平地面上以4.0 m/s等速度前進時突然煞車,煞車片對兩輪胎施加的正向力總共為200.0 N,此時兩車輪未被鎖死,輪胎沒有在地面上滑動,僅靠煞車片和輪胎面的摩擦力作功來使腳踏車減速,則此腳踏車在完全停止之前,最多還會再前進多少距離?(4分,須寫出計算過程或理由)
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