的合力提供汽车做圆周运动的向心力。这种情况下,车速越大,支持力越小,当车速增大到一定值的时候,汽车甚至会离开桥面而腾空。
2.汽车通过拱形桥面的最高点
设汽车的质量为m桥面圆弧半径为R,过桥面最高点时的速率为v,受力分析如图所示。
G和的合力为汽车做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律有G-=,
桥对车的支持力=G-,由牛顿第三定律得汽车对桥面的压力′=G-。
①当时,=0;这是汽车飞离桥面的临界情况,是汽车能在
桥面运动的最大速度;
②当0≤<时,0<≤mg,即汽车的速度越大,桥面对它的支持力就越小;
③当>时,汽车会脱离桥面,做平抛运动,发生危险;
3.汽车通过凹形桥面的最低点
受力分析如图所示。
G和的合力为汽车做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律有-G=,
桥面对汽车的支持力=G+,汽车对桥面的压力′=G+。
由上式可知,汽车对桥面的压力大于汽车的重力,且速度越大,压力越大。所以凹桥容易被压垮,而实际中只造拱桥而不造凹桥。同理汽车在过凹坑时所受作用力大于自身重力而易爆胎。半径越小的坑,汽车越易爆胎。
【例四】如图所示,汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶,其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率(,) ( )
A.a点 B. b点 C.c点 D.d点
【例五】如图所示,汽车质量为1.5×104kg,以不变的速率先后通过凹形桥面和凸形桥面,桥面圆弧的半径都为15m,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0×105 N,汽车允许的最大速率是多少?汽车以此速率驶过桥面的过程中对桥面的最小压力是多少?(g=lOm/s2)
【例六】用一根细绳系着盛水的杯子,然后抡起绳子,使杯子在竖直面内做圆周运动,杯子里的水会不会流出来呢?初学者往往害怕水洒出来,小心