解题思路:(1)要使小球能够通过圆轨道最高点,那么小球在最高点时应该是恰好是物体的重力作为物体的向心力,由向心力的公式可以求得此时的最小的速度,再由机械能守恒可以求得H的最小值.
(2)在最低点A点时对座椅的压力最大,根据机械能守恒定律及牛顿第二定律列式即可求解.
(1)设在圆轨道最高处的速度为v,则在圆轨道最高处:mg=m
v2
R
解得:v=
gR=
55m/s
由机械能守恒定律得:mgh=mg2R+[1/2]mv2
解得:h=13.75m.
(2)在最低点A点时对座椅的压力最大,根据机械能守恒定律得:
mgH=
1
2mvA2…①
在A点有:
N-mg=m
vA2
R…②
由①②解得:N=3600N
根据牛顿第三定律得:乘客对座椅的最大压力为3600N
答:(1)要保证过山车安全通过圆环轨道最高点B,过山车开始下滑的高度H至少应为13.75m;
(2)乘坐过山车绕圆环轨道运动过程中,一位质量为60kg的乘客对座椅的最大压力为3600N.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律.
考点点评: 本题属于圆周运动中绳的模型,在最高点时应该是重力恰好做为圆周运动的向心力,对于圆周运动中的两种模型一定要牢牢的掌握住.