5.7 生活中的圆周运动(一)
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一、火车转弯问题:
火车转弯是一段圆周运动,需要有力来提供火车做圆周运动的向心力。
[问题1] 如果内、外轨是等高的,那么火车转弯时是如何获得向心力的?
[问题2] 高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压,后果会怎样?
[问题3] 那么应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论,提出可行的解决方案,并画出受力图,加以定性说明。
[问题4] 火车转弯时的转弯半径为R,弯道的倾斜角度为α,火车转弯时的速度v0为多大时,才不至于对内、外轨道产生挤压? (提示:(1)确定火车作圆周运动的轨道平面,并找出圆心;(2)画出火车的受力分析图,并求出规定的速度。)
[问题5]讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时,向心力的来源情况。思考汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的?
二、汽车过桥问题:
汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动。
1、汽车过拱形桥(只分析在最高点)
[问题6] 设拱形桥面所在圆的半径为R,汽车质量为m,在最高点的速度为v,推导出汽车对桥面的压力,并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些?
[问题7] 汽车在拱形桥面上行驶时,有可能对桥面的压力为零吗?此时,汽车受到的重力的作用效果时什么?
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