解题思路:(1)汽车在桥顶,靠重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车所受的支持力,从而得出汽车对桥顶的压力.(2)当汽车拱桥的压力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车在拱桥顶的速度.
(1)汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg−FN=m
v2
r…①
由①式得:
FN=mg−m
v2
r=10000−1000×
16
40=9600N,
由牛顿第三定律可知,汽车对拱桥的压力为:
FN′=FN=9600N.
(2)要汽车对拱桥的压力恰好为零,则有:
mg=m
v12
r… ②
由②式得:v1=
gr=
10×40m/s=20m/s.
答:(1)汽车对拱桥的压力是9600N;
(2)汽车以20m/s的速度通过拱桥的顶部时,汽车对拱桥的压力恰好为零.
点评:
本题考点: 向心力.
考点点评: 解决本题的关键知道汽车过拱桥时做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.