实际在修筑铁路时,要根据转弯处的半径r和规定的行驶速度v0,适当选择内外轨的高度差,使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力FN的合力来提供,如上右图所示.必须注意,虽然内外轨有一定的高度差,但火车仍在水平面内做圆周运动,因此向心力是沿水平方向的,而不是沿"斜面"向上.F=Gtgα=mgtgα,故mgtgα=m,
通常倾角α不太大,可近似取tgα=h/d,则hr=d.
2)竖直平面内的圆周运动
①汽车过凸桥
我们先来分析汽车过拱桥最高点时对桥的压力.设汽车的
质量为m,过最高点时的速度为v,桥面半径为r.汽车在拱桥最高点时的受力情况如上图所示,重力G和桥对它的支持力F1的合力就是汽车做圆周运动的向心力,方向竖直向下(指向圆心)所以G-F1=m,则F1=G-m.
汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力
故压力F1′=F1=G-m.
②水流星
水流星中的水在整个运动过程中均由重力和压力提供向心力,如下图所示,要使水在最高点不离开杯底,则N≥0
由 N+mg=m.则 V≥
【典型例题】
例1 长度不同的两根细绳,悬于同一点,另一端各系一个质量相同的小球,使它们在同一水平面内作圆锥摆运动,如下图所示,则( )
A.它们的周期相同