解题思路:(1)根据汽车处于静止,通过共点力平衡求出汽车对圆弧形拱桥的支持力大小;
(2)根据牛顿第二定律,抓住径向的合力提供向心力求出圆弧形拱桥对汽车的支持力,从而得出汽车对圆弧形拱桥的压力大小;
(3)当汽车对圆弧拱桥的压力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出汽车的速度.
(1)汽车静止,受力平衡,有:F=mg=1000×10=1×104N
(2)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,有:mg−FN=
mv2
r
得:FN=mg−m
v2
r=10000−1000×
36
40=9100N,
由牛顿第三定律可知,汽车对拱桥的压力
F′N=FN=9.1×103N
(3)要汽车对拱桥的压力恰好为零,则有:mg=
mv12
r
即v1=
gr=
10×40=20m/s.
答:(1)此时汽车对圆弧形拱桥的支持力是1×104N;
(2)汽车对圆弧形拱桥的压力是为9.1×103N;
(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;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.