文档介绍:圆周运动的疑难解答圆周运动
我们常见到的圆周运动问题归纳起来有三类,一类是生活中圆周传动问题,一类是水平面内的圆周运动问题,:
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■例1车床电机的转速n=1440r/min,它的转轴套着齿轮A,A和变速箱中另一个齿轮B啮合时,变速比调为1∶3,齿轮B的转轴上固定待加工的金属零件,需要经过车刀的切削来加工它的外表面,图1所表示,已知车刀的刀刃到轴心的距离是3cm,求这次切削加工的切削速度即工件表面的线速度.
■解析A、B组成齿轮传动,它们的线速度相等,B和工件组成同轴传动,其角速度相等.
vA=vB即2πn1rA=2πn2rB,由此得:
n2=■n1=8r/s,又ω=2πn.
因此v工件=2πn工件r工件=m/s.
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处理这类问题的关键是做好受力情景和运动情景分析,在此基础上找出向心力的,然后列出动力学方程.
■例2图2是高速公路弯道的局部图片,路面有什么特点?为何要做成这么呢?
■解析要回复这个问题,我们先来看,假如弯道是水平的,情况会怎样?设汽车和地面间的最大静摩擦力是车重的k倍,拐弯半径是R,为了预防汽车拐弯时侧滑或外翻,则汽车最大限速是多少?
汽车拐弯时,因为它有沿半径向外滑动的趋势,因此它受到沿半径指向圆心的静摩擦力的作用,:kmg=m■,因此最大速度v=■.
由速度公式可知:因为k值不会很大,汽车过弯道时速度不能太快,尤其急转拐弯处,不然易侧滑.
,路面和水平面的倾角为θ,车在拐弯处无侧滑趋势,这时汽车拐弯时的最大速度为多少?
汽车只受到重力和斜面的支持力,,:
FNcosθ=mg1
在水平方向上,汽车做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得FNsinθ=m■2
由此可解得v=■.
假如汽车拐弯时的车速大于这个临界速度将会怎么样呢?因为离心现象,汽车有上滑的趋势,这时摩擦力方向沿斜面向下,它的水平分量也能够提供一部分向心力,,其力学原理大致相同.
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,我们仍能够用牛顿第二定律对这一时刻列出对应动力学方程,然后求解.
■例3半径为R的光滑半圆柱体固定在水平地面上,顶部有一小物块,图4所表示,给小物块一个初速度v0=■,则物体将
,然后在空中做抛物物线运动
■解析物块在最高点将要飞离圆周