2018-2019学年高中物理教科版必修二 第二章 3~4 圆周运动的实例分析 圆周运动与人类文明(选学)
2018-2019学年高中物理教科版必修二 第二章 3~4 圆周运动的实例分析 圆周运动与人类文明(选学)第3页

由牛顿第三定律得,飞行员对座椅的压力为4 589 N.

一、汽车过拱形桥

如图4甲、乙为汽车在凸形桥、凹形桥上行驶的示意图,汽车行驶时可以看做圆周运动.

图4

(1)如图甲,汽车行驶到拱形桥的桥顶时:

①什么力提供向心力?汽车对桥面的压力有什么特点?

②汽车对桥面的压力与车速有什么关系?汽车安全通过拱桥顶(不脱离桥面)行驶的最大速度是多大?

(2)如图乙当汽车行驶到凹形桥的最底端时,什么力提供向心力?汽车对桥面的压力有什么特点?

答案 (1)①当汽车行驶到凸形桥的桥顶时,重力与支持力的合力提供向心力,即mg-N=m;此时汽车对桥面的压力N′=mg-m,即汽车对桥面的压力小于汽车的重力,汽车处于失重状态.

②由N′=mg-m可知,当汽车的速度增大时,汽车对桥面的压力减小,当汽车对桥面的压力为零时,汽车的重力提供向心力,此时汽车的速度达到最大,由mg=m,得vm=,如果汽车的速度超过此速度,汽车将离开桥面.

(2)当汽车行驶到凹形桥的最底端时,重力与支持力的合力提供向心力,即N-mg=m;此时汽车对桥面的压力N′=mg+m,即汽车对桥面的压力大于汽车的重力,汽车处于超重状态,并且汽车的速度越大,汽车对桥面的压力越大.

1.汽车过拱形桥(如图5)