生活中的圆周运动精品课件.ppt

文档介绍：生活中的圆周运动精品课件
实例研究——火车转弯
火车以半径R= 300m在水平轨道上转弯,火车质量为8×105kg,速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=。
O
mg
FN
Ff
设向心力由轨道指向圆心的力提供静摩擦
代入数据可得:
Ff=×106N
最佳设计方案
火车以半径R=900 m转弯,火车质量为8×105kg ,速度为30m/s,火车轨距l= m,要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度h? (θ 较小时tanθ=sinθ)
FN
mg
F
θ
h
由力的关系得:
由向心力公式得:
由几何关系得:
解：
=
研究与讨论
若火车速度与设计速度不同会怎样?
外侧
内侧
F
θ
过大时：
外侧轨道与轮之间有弹力
过小时：
内侧轨道与轮之间有弹力
需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求
FN′
FN′
FN
mg
列车速度过快,造成翻车事故
1、汽车过拱桥
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多大?
实例研究——汽车过桥
解:汽车通过桥顶时,受力如图:
mg
FN
O
r
由牛顿第二定律:
由牛顿第三定律:
当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时FN 和 FN′会怎样变化?
Ff
F
失重
地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力为零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少……
此时:
拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?
解:汽车通过底部时,受力如图:
G
FN
由牛顿第二定律:
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时 FN和FN′怎样变化?
由牛顿第三定律：
F
Ff
超重
比较三种桥面受力的情况
FN = G
G
FN
G
G
FN
FN