如图一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部.(取g=10m/s2)

如图一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部.(取g=10m/s2
(1)此时汽车对圆弧形拱桥的支持力是多大?
(2)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?
(3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零?
韶关难民 1年前 已收到1个回答 举报

光河坝 幼苗

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解题思路:(1)根据汽车处于静止,通过共点力平衡求出汽车对圆弧形拱桥的支持力大小;
(2)根据牛顿第二定律,抓住径向的合力提供向心力求出圆弧形拱桥对汽车的支持力,从而得出汽车对圆弧形拱桥的压力大小;
(3)当汽车对圆弧拱桥的压力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.

(1)汽车静止,受力平衡,有:F=mg=1000×10=1×104N
(2)汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律,有:mg−FN=
mv2
r
得:FN=mg−m
v2
r=10000−1000×
36
40=9100N,
由牛顿第三定律可知,汽车对拱桥的压力
F′N=FN=9.1×103N
(3)要汽车对拱桥的压力恰好为零,则有:mg=
mv12
r
即v1=
gr=
10×40=20m/s.
答:(1)此时汽车对圆弧形拱桥的支持力是1×104N;
(2)汽车对圆弧形拱桥的压力是为9.1×103N;
(3)汽车以20m/s的速度通过拱桥的顶部时,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零.

点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

考点点评: 解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.

1年前

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