如图所示,一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部(g=10m/s2),求:

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  • 解题思路:(1)小车静止,重力和支持力二力平衡、支持力和压力相等;

    (2)小车作圆周运动,在最高点重力和支持力的合力提供向心力;

    (3)小车对桥无压力,只受重力,重力恰好提供向心力.

    (1)汽车静止,处于平衡状态,由平衡条件得:

    FN=G=mg=500×10N=5000N;

    (2)由牛顿第二定律得:

    mg-F=m

    v2

    R

    解得:F=500×10N-500×

    102

    40=3750N;

    (3)汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零时,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:

    mg=m

    v′2

    R

    解得:v′=

    gR=

    10×40=20m/s;

    答:(1)此时圆弧形拱桥对汽车的支持力是5000N;

    (2)如果汽车以10m/s的速度经过拱桥的顶部,则圆弧形拱桥对汽车的支持力是3750N;

    (3)汽车以20m/s的速度通过拱桥的顶部时,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零.

    点评:

    本题考点: 向心力.

    考点点评: 本题关键对物体进行运动情况分析和受力情况分析,然后根据牛顿第二定律列式求解!