- 高三物理火车转弯问题
高三物理火车转弯问题主要有以下几种:
1. 火车在水平弯道上转弯时,内外轨一样高。 当火车在转弯时,如果铁轨高度与内外轨一样高,火车转弯时内外轮的高度差引起的重力恰好被弯道支持力和重力的合力充当向心力,此时不会发生离心运动。
2. 火车在水平弯道上转弯时,内外轨不一样高。 当火车转弯时,如果内轨较低,外轨较高,火车转弯半径越大,内外轨高度差越大,此时重力与支持力的合力指向圆心,为火车转弯提供向心力,防止火车出现离心现象。
3. 火车转弯时,由静摩擦力提供向心力。 当火车在转弯时,由弯道支持力与重力的合力指向圆心,为火车提供指向圆心的静摩擦力,使火车安全转弯。
4. 火车转弯时所需要的向心力是由静摩擦力提供的。 当火车由直线进入曲线轨道时,车轮在轨道外沿受力(由静摩擦力提供),使火车做圆周运动。
以上就是高三物理中关于火车转弯问题的主要内容。
相关例题:
问题:一列长为L的火车正在通过一弯道,其质量为M,行驶速度为v。如果铁轨的摩擦系数为μ,火车转弯时的内外轨高度差为h,试求火车转弯时所需的向心力的大小。
解答:
火车转弯时,需要向心力来平衡侧向压力,使车轮不打滑。向心力的来源是火车的牵引力(或摩擦力)和轨道的支持力。
根据牛顿第二定律,我们可以得到向心力的表达式:
F - μ(Mg + F支持力) = Mv²/L
其中,F支持力等于火车的重力G和轨道对火车的支持力的合力,即F支持力 = G + F支持。
假设摩擦力与重力的比例为k,那么我们有f摩擦力 = kMg。
将以上两个假设代入向心力表达式中,我们得到:
kMg - μMg = Mv²/L + G
其中G = mg(其中g为重力加速度),所以我们可以将G消掉,得到:
k(M - m)g - μMg = Mv²/L
其中m是火车的质量。
最后,我们得到所需的向心力大小为:F = Mv²/L + μMg + kMg = Mv²/L + (k + μ)Mg。
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