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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。3火车的实际转弯轨道(1)火车的实际转弯轨道是怎样的,是如何设计轨道避免火车对轨道的侧压力的?(2)若两轨间距为d,外轨比内轨高h,轨道转弯半径为R,则此处轨道的设计转弯速度为多少?若火车速度与设计速度不同会怎样?例1火车以半径R900m转弯,火车质量为kg,设计通过速度为30ms,火车轨距l14m,)
要使火车安全通过弯道,求两轨高度差h的大小。(θ较小时ta
θsi
θ,g取10
拓展:汽车转弯试分析摩托车、自行车转弯时向心力的来源?例2汽车以半径R30m在水平轨道上转弯,汽车质量为汽车转弯时与轨道的摩擦力至少多大?kg,速度为10ms。若轨道水平,求
二、拱形桥1凸形桥播放录像:交通工具(自行车、汽车等过拱形桥。问题:质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶,若桥面的圆弧半径为R。试画出受力分析图,分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。通过分析,你可以得出什么结论拓展探究:请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时,汽车的速度有多大。当汽车的速度大于这个速度时,会发生什么现象2凹形桥问题:汽车通过凹形桥最低点时,汽车对桥的压力情况。仍设汽车的质量为m,在凹形桥上以速度v行驶,桥面的圆弧半径为R。拓展结论:过拱桥(竖直面内圆周运动)汽车质量为m,桥面半径为R,此时速度为v。汽车对桥面的压力最高点mgmgmR加速度方向竖直向下超重失重状态失重
f最低点
mgmRmg
竖直向上
超重
注意:若速度过快,汽车在凸形桥的顶端就会做平抛运动,汽车做平抛运动的临界速度v例3一辆质量m20t的小轿车,驶过半径R90m的一段圆弧形桥面,重力加速度g取10(1若桥面为凹形,汽车以20ms的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大(2若桥面为凸形,汽车以10ms的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大(3汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?
。。求:
三、航天器中的失重现象假设宇宙飞船质量为M,它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径近似等于地球半径R,航天员质量为m,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力。试求座舱对航天员的支持力。此时飞船的速度多大通过求解,你可以得出什么结论例4在下面所介绍的各种情况中,哪种情况将出现超重现象()①荡秋千经过最低点的小孩②汽车过凸形桥③汽车过凹形桥④r
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