如图所示,一辆质量为m=500kg的汽车静止在一座半径为R=50m的圆弧形拱桥顶部(取g=10m/s2).求:

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  • 解题思路:(1)汽车在桥顶受重力和支持力两个力的作用,根据二力平衡求出支持力的大小,从而得出汽车对桥顶的压力大小.

    (2)根据向心加速度的公式求出向心加速度的大小,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出汽车对拱桥的压力.

    (3)当汽车对桥顶压力为零时,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.

    (1)汽车受重力和支持力两个力作用,如图所示.

    则N=mg=5000N,

    所以汽车对拱桥的压力FN=N=5000N.

    (2)汽车的向心加速度a=

    v2

    R=

    36

    50=0.72m/s2,

    根据牛顿第二定律得,mg-N=ma,

    解得N=mg-ma=500×(10-0.72)N=4640N.

    则汽车对圆弧形拱桥的压力为4640N.

    (3)根据mg=m

    v′2

    R得,汽车的速度v′=

    gR=

    10×50=10

    5m/s.

    答:(1)如图所示,汽车对圆弧形拱桥的压力是5000N.

    (2)汽车的向心加速度是0.72m/s2;汽车对圆弧形拱桥的压力是4640N.

    (3)汽车的速度为10

    5m/s.

    点评:

    本题考点: 向心力.

    考点点评: 解决本题的关键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,基础题.