解题思路:(1)根据圆周运动的半径和线速度求出周期,结合周期和角速度的关系式求出角速度的大小.汽车在水平跑道上做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,结合向心力的公式求出向心力的大小.
(2)通过最大静摩擦力提供向心力,求出最大速度的大小.
汽车绕一周的时间即是指周期,由v=
s
t=
2πr
T得:T=
2πr
v≈
2×3.14×50
10s≈31.4s
由v=rω可得,角速度为ω=
v
r=
10
50rad/s=0.2rad/s
向心力的大小为:F向=m
v2
r=1000×
102
50N=2000N
(2)汽车作圆周运动的向心力由车与地面的之间静摩擦力提供.随车速的增加,需要的向心力增大,静摩擦力随着一直增大到最大值为止.由牛顿第二定律得:F向=fmax①
又F向=m
v2
r②
fm=0.8G③
联立①②③式解得,汽车过弯道的允许的最大速度为:v=
0.8grm/s=20m/s
答:(1)汽车绕跑道一圈需要的时间是31.4s,角速度是0.2rad/s,其向心力是2000N;
(2)要使汽车不打滑,则其速度最大不能超过20m/s.
点评:
本题考点: 向心力;线速度、角速度和周期、转速.
考点点评: 解决本题的关键知道周期、角速度、线速度之间的关系,以及知道汽车做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.