- 高三物理火车对轨道无压力
在高三物理中,火车对轨道无压力的情况可能有以下几种:
1. 火车的重力完全用于提供其做圆周运动的向心力,此时火车与轨道之间没有挤压。
2. 火车在拐弯时,对内轨产生向外的压力。
3. 火车在拐弯时,对外轨产生向内的压力。
请注意,这些情况都是理想情况,实际情况下火车对轨道的压力取决于火车的速度、轨道的弯曲程度以及火车的质量等因素。
相关例题:
题目:一列火车以恒定的速度在铁轨上行驶,突然发现前方有一块凸起的路障,司机立即采取制动措施。已知火车与路障间的距离为L时,火车的加速度大小为a,火车恰好能安全通过路障。试求火车减速时速度的大小。
分析:根据牛顿第二定律和运动学公式可以列出方程求解。
解答:根据牛顿第二定律,有
$ma = (m \cdot v_{0}^{2} - mv^{2})/2L$
其中v_{0}为火车在路障前的速度,v为火车减速后的速度。
根据运动学公式,有
$v = v_{0} - at$
其中a为加速度,t为减速时间。
将加速度和减速时间带入上式,得到
$v = v_{0} - a \cdot \frac{v_{0}^{2}}{2L}$
由于火车对轨道无压力,所以火车受到的支持力为零。因此,火车的质量可以表示为m = Pv/g,其中P为铁轨的密度,g为重力加速度。将此质量代入上式得到
$v = v_{0} - a \cdot \frac{Pv^{2}}{2GL}$
其中L为路障与火车间的距离。
$M = P \cdot L$
其中L为路障的长度。
将此方程代入上式得到
$v = v_{0} - a \cdot \frac{Pv^{2}}{2GL} = v_{0} - a \cdot \frac{Pv^{2}}{Mg}$
由于火车恰好能安全通过路障,所以有L = v_{0}^{2}/2a + v^{2}/2a。将此方程代入上式得到
$v = v_{0} - a \cdot \frac{P(v_{0}^{2} + v^{2})}{Mg}$
为了求解v,我们需要知道火车的速度和路障的密度以及长度。假设火车的速度为v_{0} = 30km/h,路障的密度为P = 7.8g/cm^{3},长度为L = 5m。代入上述数据得到v = 15.6km/h。
所以,火车减速时速度的大小为15.6km/h。
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