各十字路口红灯和绿灯的持续时间是不同的,且红灯的时间总比绿灯长,即当东西方向红灯亮时,南北方向的绿灯要经过若干秒后才亮,这样方可确保十字路口的交通安全,那么如何根据实际情况设置红绿灯的时间差呢?
如图,以与骑车人A行驶路线平行的直线为x轴,与机动车B行驶路线平行的直线为y轴,建立平面直角坐标系.假设十字路口是对称的且宽窄一致,设十字路口长为$ m \ \mathrm{m} $,宽为$ n \ \mathrm{m} $.当绿灯亮时最后一秒出来的骑车人A,不与另一方向绿灯亮时就出来的机动车B相撞,即可保证交通安全.根据调查,自行车速度一般为$ 4 \ \mathrm{m/s} $,机动车速度一般为$ 8 \ \mathrm{m/s} $.若红绿灯的时间差为$ t \ \mathrm{s} $.
通过上述数据,解答下列问题:
(1)求当$ t $满足什么条件时,才能使人车不相撞;
(2)若某十字路口长约$ 64 \ \mathrm{m} $,宽约$ 16 \ \mathrm{m} $,此路口的实际时间差$ t=8 $,请问是否符合要求?

如图,以与骑车人A行驶路线平行的直线为x轴,与机动车B行驶路线平行的直线为y轴,建立平面直角坐标系.假设十字路口是对称的且宽窄一致,设十字路口长为$ m \ \mathrm{m} $,宽为$ n \ \mathrm{m} $.当绿灯亮时最后一秒出来的骑车人A,不与另一方向绿灯亮时就出来的机动车B相撞,即可保证交通安全.根据调查,自行车速度一般为$ 4 \ \mathrm{m/s} $,机动车速度一般为$ 8 \ \mathrm{m/s} $.若红绿灯的时间差为$ t \ \mathrm{s} $.
通过上述数据,解答下列问题:
(1)求当$ t $满足什么条件时,才能使人车不相撞;
(2)若某十字路口长约$ 64 \ \mathrm{m} $,宽约$ 16 \ \mathrm{m} $,此路口的实际时间差$ t=8 $,请问是否符合要求?
答案
解:$(1)$由题意,得从$C_{1}C_{2}$线到$FG $线的距离为$\frac {m - n}2+n=\frac {m + n}2\ \mathrm {m}$设骑车人$A$从$C_{1}C_{2}$线到$K$处时,另一方向的绿灯亮,此时骑车人$A$前进的距离为$4t m$又从$K$处到$FG $线的距离为$(\frac {m + n}2-4t)m$∴骑车人$A$从$K$处到$FG $线所需的时间为$(\frac {m + n}2-4t)\div 4 = (\frac {m + n}8-t)s$又从$D_{1}D_{2}$线到$EF $线的距离为$\frac {m - n}2\ \mathrm {m}$∴机动车$B$从$D_{1}D_{2}$线到$EF $线所需的时间为$\frac {m - n}2\div 8=\frac {m - n}{16}\ \mathrm {s}$∵当骑车人$A$通过$FG $线所需的时间少于机动车$B$通过$EF $线所需的时间时,才能使人车不相撞∴$\frac {m + n}8-t<\frac {m - n}{16},$解得$t>\frac {m + 3n}{16}$∴设置的时间差满足$t>\frac {m + 3n}{16}$时,才能使人车不相撞$(2)$由题意,得$m = 64,$$n = 16$则理论上时间差应大于$\frac {64+3×16}{16}=\frac {64 + 48}{16}=\frac {112}{16}=7(\mathrm {s})$又此路口的实际时间差$t = 8,$且$8>7,$∴符合要求
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