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匀速圆周运动实例分析火车转弯分析
一、火车转弯问题
在平直轨道上匀速行驶的火车,火车受到 几个力的作用?这几个力的关系如何?
火车转弯时,情况会有何不同? 需要提供向心力
1、火车在平直的轨道上匀速行驶时,所 受的合力等于零。
2、火车转弯时,火车做曲线运动,所受的 合外力不等于零,合外力又叫向心力,方 向指向圆心。
外轨对轮缘的弹
力就是使火车转
F
Mg
很小,si因 n此 tan
综合有h F ,
L Mg
h
L
又因F为M2
R
ghR
L
实际中,铁轨修好以后h、R、L确定,g又 为定值,所以火车转弯时的车速为一定值。
1、当火车行驶速率 ghR 外轨道对轮缘都没有压力 L
时,F=F向,内
2、当火车行驶速率 轨道对轮缘有侧压力
弯的向心力
圆心0
为了使铁轨不容易损坏,在转弯处使外轨略高于 内轨,受力图如下,重力和支持力的合力提供了 向心力;这样,外轨就不受轮缘的挤压了。
同理:汽车转弯做圆周运动时,也需要 向心力,是由地面给的摩擦力提供向心 力的,所以汽车在转弯的地方,路面也 是外高内低,靠合力提供向心力。
那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的
ghR L
时,F〈F向,外
3、当火车行驶速率
ghR
L 时,F〉F向,内
轨道对轮缘有侧压力