Question

19．一質(zhì)量為4t的汽車(chē)通過(guò)圓形拱橋的最高點(diǎn)時(shí)的速度大小恒定，已知拱橋的半徑R=10m，取g=10m/s²．求：
（1）當(dāng)汽車(chē)以8m/s的速度通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)拱橋的壓力大�。�
（2）汽車(chē)在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)拱橋的壓力為零時(shí)，汽車(chē)的速度大�。�

Answer 1

分析 汽車(chē)過(guò)拱橋最高點(diǎn)時(shí)，重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式分兩次列式后聯(lián)立求解即可．

解答 解：（1）汽車(chē)通過(guò)拱橋最高點(diǎn)由重力和支持力提供其向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：
mg-N=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
代入數(shù)據(jù)解得：N=1.44×10⁴N，
根據(jù)牛頓第三定律得汽車(chē)對(duì)拱橋的壓力大小是1.44×10⁴N，
（2）汽車(chē)通過(guò)拱橋最高點(diǎn)恰好對(duì)拱橋無(wú)壓力時(shí)，則由重力提供其向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：
mg=m$\frac{{v′}^{2}}{R}$
v′=$\sqrt{gR}$=10m/s，
答：（1）當(dāng)汽車(chē)以8m/s的速度通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)拱橋的壓力大小是1.44×10⁴N；
（2）汽車(chē)在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)拱橋的壓力為零時(shí)，汽車(chē)的速度大小是10m/s．

點(diǎn)評(píng) 汽車(chē)過(guò)拱橋問(wèn)題屬于豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，關(guān)鍵找到向心力來(lái)源，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解．