火车转弯时如果重力和支持力的合力正好提供向心力力时,火车不受摩擦力,指的是不是不受横向摩擦力

火车转弯时如果重力和支持力的合力正好提供向心力力时,火车不受摩擦力,指的是不是不受横向摩擦力
火车转弯时如果重力和支持力的合力正好提供做圆周运动的向心力力时,火车不受摩擦力,指的是不是不受横向摩擦力,因为火车前进,在切线方向上还有沿着切线方向与火车运动方向相反的摩擦力?或者说轨道对火车有支持力,那按照牛三定律,火车对轨道有压力,并且轨道不光滑,应该有摩擦力才对?
木清香 1年前 已收到2个回答 举报

小晴阳阳 幼苗

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这里面深究涉及到的东西很多,如果只是高中物理,那么可以简单定性说明一下(不计算空气阻力,把火车看成质点).
火车在转弯时,是做的曲线运动,那么研究它在切线和法线上面的运动,这是运动的分解.
在切线方向上主要收到两个力,一个是牵引力,一个是轨道给火车的相对于火车切线运动方向相反的摩擦力(阻力),他们的合力提供此时火车切线方向的加速度.一般来说,做题的话,题干基本上都是匀速的说明.
在法线方向上,火车其实只受到一个力,就是铁轨的弹力,这个弹力提供向心力,来供火车做曲线运动.说明一下世界上的这个弹力的来源:火车在转弯的时候,由于惯性,车轮会挤压铁轨,这时候会给铁轨一个力,由于作用力反作用力,就会受到一个大小相等方向相反的,来源于铁轨的一个弹力,这个弹力其实不一定是水平的,但是它的水平分力一定是足够提供它的向心力的.而弹力的竖直分力与火车的重力相平衡,这样火车在竖直方向上不受力,在竖直方向上就没有加速度,保持原速(因为火车不跳----竖直方向初速为0,所以竖直方向上就静止咯).
那么整合一下,收到的铁轨的作用力有三部分,一个是竖直方向上平衡重力的弹力,一个是运动的切线方向的摩擦力,最后一个是需要提供的向心力---这个力说到底应该是个弹力,因为摩擦力的方向始终和相对的运动方向相反.

1年前 追问

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木清香 举报

谢谢,另外我想问一下,倾斜的轨道,火车转弯时所需向心力由火车重力和轨道对火车的支持力的合力来提供,火车在倾斜的轨道上拐弯做圆周运动的圆周轨迹是水平的(书上这样解释的),但是我感觉应该是沿着一个很小的角度斜向下的呢?因为铁轨在拐弯处一侧的轨道由水平面,抬高一定高度,然后再回到水平, 轨道的圆弧并不在水平面上,而是类似于一个斜面。

举报 小晴阳阳

你说的很正确~ 不过问题不是你想象的这样~ 因为要提供向心力 所以转弯时候列车给铁轨的压力很大 而且这是单侧力 如果铁轨不能提供相应的反作用力,那么列车是要翻车的~ 所以转弯的时候铁轨是要高低不平的,而且是偏向转弯的那一侧要低。 至于你说的书中说列车作圆周运动的轨迹是水平的 是说他的平面运动~ 这么说吧,对于这里讨论的受力分析其实是立体的 就是有重力这种竖直上下的方向,暂时定为z轴,列车运行方向为x轴,运行的法线方向是y轴。那么这就清楚多了~书中说的水平是说位于xy平面上,而在竖直方向上没有运动,也就是说列车没有上下起伏运动,如果非要加个变化的话也就是列车仅仅只是向一侧歪了,然后你就感觉列车倾斜了,但是列车的运动轨迹是一直位于xy平面上的,而在z轴方向上没有变化。 嗯,这样说能理解吗? 哪里不清楚可以再追问,我上网的话看到就回答~

看一贴顶一帖 幼苗

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摩擦力有静和动的区别。我们研究的是理想状态的问题。实际上肯定是收到横向摩擦力的,切线方向也会有摩擦。
但是这些力的合力让火车转弯了。所以不要钻牛角。你自己知道就好了

1年前

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