1.定义:做圆周运动的物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动.
2.原因:向心力突然消失或合外力不足以提供所需的向心力.
3.应用:洗衣机的脱水筒,制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
(1)铁路的弯道处,内轨高于外轨.(×)
(2)汽车行驶至凸形桥顶部时,对桥面的压力等于车重.(×)
(3)汽车行驶至凹形桥底部时,对桥面的压力大于车重.(√)
(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态,故不再具有重力.(×)
(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(×)
(6)做离心运动的物体可以沿半径方向运动.(×)
2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧,如图1所示,飞机做俯冲拉起运动时,在最低点附近做半径为r=180 m的圆周运动,如果飞行员质量m=70 kg,飞机经过最低点P时的速度v=360 km/h,则这时飞行员对座椅的压力是________.(g取10 m/s2)
图1
答案 4 589 N
解析 飞机经过最低点时,v=360 km/h=100 m/s.
对飞行员进行受力分析,飞行员在竖直面内共受到重力G和座椅的支持力FN两个力的作用,根据牛顿第二定律得FN-mg=m,所以FN=mg+m=70×10 N+70× N≈4 589 N,由牛顿第三定律得,飞行员对座椅的压力为4 589 N.
一、火车转弯问题
[导学探究] 设火车转弯时的运动为匀速圆周运动.
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,火车在转弯时的向心力由什么力提供?会导致怎样的后果?
(2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨,试从向心力的来源分析这样做有怎样的优点.
(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为θ,转弯半径为R时,火车行驶速度多大轨道才不受挤压?(重力加速度为g)