向心力的实例分析

向心力的实例分析1-1.汽车拐弯：（1）水平路面上转弯静摩擦力提供向心力一、拐弯问题2-1.火车拐弯：1.铁轨和车轮的结构外轮和外轨内轮和内轨正轮和耳朵2.讨论火车转弯时所需向心力。(1)内外轨道一样高时：F向心力由外侧轨道对轮缘的侧向挤压力提供NG车速越快轮轨之间作用力越大，轨越容易损坏。为了减轻轮轨之间的挤压作用，在转弯处，路面应该是怎样的？这样做有什么好处？对车速有要求吗？(2)当外轨略高于内轨时：火车受力：竖直向下的重力GG垂直轨道面的支持力FNFNF火车的向心力：由G和FN的合力提供在外轨略高于内轨时，火车转弯对轨道的侧压力分析GNF火车的向心力：(a)当时，车轮对内外轨都无侧压力。规定vv由G和FN的合力提供火车行驶速率vv规定（b）当火车行驶速率vv规定时，（c）当火车行驶速率vv规定时，GNN‘火车行驶速率vv规定时GNN’外轨对轮缘有侧压力；内轨对轮缘有侧压力。由此可见：车速的大小影响轨轮之间的挤压，影响铁轨的寿命。通过以上讨论可知：在修筑铁路时，转弯处内外轨要有高度差，倾斜度根据转弯处的半径和规定的车速来确定火车行驶到弯道时一定要按规定的速度行驶列车速度过快，造成翻车事故1-1.汽车拐弯：（1）水平路面上转弯静摩擦力提供向心力一、拐弯问题（2）为利于汽车转弯,路面也要倾斜二、竖直面内完整的圆周运动汽车过桥问题汽车以速度v过半径为r的拱桥时受到的支持力【解】由牛顿第二定律得：汽车受到的支持力小于重力。FNGv当vgr时汽车对桥的压力为零。（临界速度）属失重现象。ａ竖直向下问题：汽车能否沿着圆弧的内轨道运动？rvmFmgN2rvmmgFN2运动物体离开圆轨道做曲线时当,gRv)3(mgFN)(0)1(临界速度时，当gRVFNmgRvmFFRgNN2,0,)2(v当2-1.光滑轨道结构—过山车rvmFmgN2TmgTmgLvmTmg2最高点：过最高点的最小速度是多大?gLv0mgLvmTvv20时，当线运动时，物体离开圆面做曲当0vvO3-2.绳物结构—水流星用绳系着小球在竖直平面内做圆周运动。【例1】有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m．(g取10m/s2)试计算铁轨受到的侧压力大小；解析：外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，所以有FN＝105N由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105N.为满足我国经济迅速发展的需要，我国的铁路运输经过了多次提速；当火车运行速度从120km/h提高到200km/h时，为使转弯处铁轨不受侧压力，在对转弯处铁路改造时，下列做法可行的是()A．使内、外轨的高度差适当增大些B．使内、外轨的高度差适当减小些C．适当增加火车的质量D．适当增大转弯的半径AD1．(2010年台州中学第一次统考)火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是(A)A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损D．以上三种说法都是错误的2．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有(B)A．车对两种桥面的压力一样大B．车对平直桥面的压力大C．车对凸形桥面的压力大D．无法判断(1)当时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出，此时水作圆周运动所需向心力刚好完全由重力提供，此为临界条件。grv(2)当时，Ｎ０，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运动所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。grv(3)当时，Ｎ０，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。grv0TgLv0时，当过最高点的最小速度是多大?V=0ＬmgLvmT,,vv20杆对物有向下的拉力时当LvmmgT,,vv20杆对物有向上的支持力时当3-3.有约束物类型---杆物结构小球固定在轻质杆上，在竖直平面内做变速圆周运动。绳杆圆管m的受力情况最高点A的速度最低点B的速度AOmBL重力、绳的拉力gLvAgLvB5AOmBL重力、杆的拉力或支持力0AvgLvB4AOmBR重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力0AvgLvB4总结：竖直平面内的变速圆周运动例题轻杆长，杆的一端固定着质量的小球。小球在杆的带动下，绕水平轴O在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点C时速度为2m/s，求此时小球对细杆的作用力。Lm05.mkg01.2/10smg