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匀速圆周运动实例分析
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一、火车转弯问题
在平直轨道上匀速行驶的火车,火车受到几个力的作用?这几个力的关系如何?
火车转弯时,情况会有何不同?
需要提供向心力
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1、火车在平直的轨道上匀速行驶时,所受的合力等于零。
2、火车转弯时,火车做曲线运动,所受的合外力不等于零,合外力又叫向心力,方向指向圆心。
外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力
圆心0
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为了使铁轨不容易损坏,在转弯处使外轨略高于内轨,受力图如下,重力和支持力的合力提供了向心力;这样,外轨就不受轮缘的挤压了。
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同理:汽车转弯做圆周运动时,也需要向心力,是由地面给的摩擦力提供向心力的,所以汽车在转弯的地方,路面也是外高内低,靠合力提供向心力。
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那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢?
h
L
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实际中,铁轨修好以后h、R、L确定,g又为定值,所以火车转弯时的车速为一定值。
2、当火车行驶速率时,F〈F向,外轨道对轮缘有侧压力
3、当火车行驶速率时,F〉F向,内轨道对轮缘有侧压力
1、当火车行驶速率时,F=F向,内外轨道对轮缘都没有压力
1、当火车行驶速率时,F=F向,内外轨道对轮缘都没有压力
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二、汽车过桥问题
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2、
凸形桥和凹行桥
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G
N
1、分析汽车的受力情况
3、确定F合即F向的方向
4、列方程
F向=F合
以速度v过桥底
圆心0
F向心力
2、找圆心