火车转弯的问题！_物理吧_百度贴吧
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火车转弯的问题！收藏
火车转弯时，支持力和重力的合力不是与斜面平行向下吗，那怎么提供水平方向的向心力呢？是转弯时支持力增大了吗？然后提供水平方向的向心力？
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合力当然是水平方向
如果是匀速且恰好没摩擦力的话肯定是水平的
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火车拐弯时是重力大还是支持力大?火车拐弯时,F向＝N-G 还是F向=G-N?
爱心便便当582
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火车是在水平面转弯的,所以当它按照规定速率转弯时,支持力与重力的合力是水平的.也可以说,支持力的水平分力提供向心力,竖直分力与重力平衡.注：由牛顿第三定律知,轨道对火车的支持力与火车对轨道的压力是作用力和反作用力的关系,大小肯定是相等的.但这个并不影响向心力的方向是水平的
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火车拐弯处通常是个斜坡，因为拐弯时需要向心力，故而设计为斜坡，将火车自身的重力的一部人转化为向心力，所以火车拐弯时重力大于支持力
转弯在水平面内，重力竖直向下，在水平面的投影为零，对水平面内的运动没有贡献。 设计为斜坡是将火车受到的支持力的水平分力作为向心力。所以火车转弯时支持力大于重力。火车是在水平面转弯的，所以当它按照规定速率转弯时，支持力与重力的合力是水平的。也可以说，支持力的水平分力提供向心力，竖直分力与重力平衡。火车转弯时，由于外轨设计得比内轨略高，故支持力垂直轨道平面而不垂直水平面，...
扫描下载二维码例3.如图所示的传动装置中，A、B、C三个轮子的；TA:TB:TC?_______；【2：2：1；2：1：1；1：1：2】；匀速圆周运动实例；一、圆周运动解题的基本步骤；(1)确定做圆周运动的物体为研究对象；；(2)确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径，画；v22?；?mr?2?mr()2，灵活选用列方程求解；二、火车转弯问题1.火车转弯时向心力的来源；火
例3.如图所示的传动装置中，A、B、C三个轮子的半径rA = rC = 2rB。A、B两轮共轴，在皮带不打滑时，三个轮子的角速度之比?A:?B:?C?_______；三个轮子边缘上各点的线速度之比vA:vB:vC?_______；三个轮子边缘上各点的周期之比
TA:TB:TC?_______
【2：2：1 ； 2：1：1 ； 1：1：2】
匀速圆周运动实例
一、圆周运动解题的基本步骤
(1)确定做圆周运动的物体为研究对象；
(2)确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径，画出运动轨迹（解题基础）； (3)对研究对象进行受力分析，画出受力示意图，明确向心力的来源（解题关键）； (4)运用平行四边形定则或分解法求出向心力；
?mr?2?mr()2，灵活选用列方程求解。 (5)根据向心力公式F?mrT
二、火车转弯问题 1.火车转弯时向心力的来源
火车的车轮有凸出的轮缘，有助于固定火车运动的轨道，以防脱轨。
如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力。但火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
而如果在转弯处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，它与重力G
的合力指向轨道圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。
如果选择适当的内外轨高度差，和规定火车一定的运行速度，那么使火车转弯时所需的向心力几乎完全由G和FN的合力来提供。
2.火车转弯时向心力的计算
设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0。由上图所示力的合成得向心力为F合=mgtan??mgsin??mg
由牛顿第二定律得：F合= m,即mg?m
解得火车转弯的规定速度:
①火车以规定速度v0转弯时，合力F等于向心力，这时轮缘与内外轨均无侧压力 ②火车实际速度v& v0时，F & F向，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力，与F共同充当向心力；
③火车实际速度v & v0时，F & F向，内轨向外挤压轮缘，产生的侧压力与F共同充当向心力。
注意：火车在转弯时，以i的那个要正确确定圆心及半径，此时的圆心在火车重心所在水平面，而不是在斜面上！
例1.一段铁路转弯处，内外轨高度差为h = 10cm，弯道半径为r = 625m，轨距l = 1435mm，求这段弯道的设计速度v0是多大？并讨论当火车速度大于或小于v0时内外轨的侧压力
【20.87m/s或75km/h】
三、拱形桥
1.汽车过拱形桥的情形
（1）汽车过最高点时对桥的压力
汽车在桥上运动经过最高点时，汽车所受重力G及桥对它的支持力FN的合力提供向心力
G?FN?m,所以FN= G?m
结论：汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力与反作用力，故汽车对桥的压力小于重力。
（2）汽车不在拱形桥最高点时对桥的压力
思路同上，但要注意向心力的来源发生了变化。重力沿半径方向的分力和垂直桥面的支持力共同提供向心力。设此时汽车与圆心的连线和竖直方向的夹角为θ，则有
mgcos??FN?m，所以FN=mgcos??m
结论汽车在过拱形桥时，汽车对桥面的压力小于其重力
2.汽车过凹形桥的情形
如图所示，汽车经过凹形桥最低点时，受数值向下的重力和竖直向上的支持力，其合力提供向心力。则有
FN?G?m,所以FN= G?m
?= G?m，大于车的重力。而且v越大，车对桥的压力结论：车对桥的压力FN
因此实际上大多数桥都是拱形桥，而不会建成凹形桥 小结：圆周运动中的临界问题
1.在竖直平面内做圆周运动的临界问题(一般情况下只讨论最高点和最低点时的情况) (1)如图所示，没有物体支持的小球，在竖直平面内做圆周运动通过最高点的情况。
①临界条件：小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好为零，小球的重力
提供其做圆周运动的向心力，即mg?m，式中的v临界是小球通过最高点的最
小速度，通常叫临界速度v临界
②能过最高点的条件：v
(2)如图所示，有物体支撑的小球在竖直面内做圆周运动过最高点的情况
①临界条件：由于轻杆(或管壁)的支持力作用，小球恰能到达最高点的临界条件是
②小球过最高点时，轻杆(或管壁)对小球的弹力情况：
a.当v = 0时，杆(或管内壁)对小球有竖直向上的支持力FN，其大小等于小球的重力，即FN = mg；
(或内管壁)对小球的支持力FN?mg?m ，支持力FN
v的增大而减小，其范围是mg &FN & 0； c.当
?mg。其大小随着小球速度的增大或管外壁对小球有竖直向下的压力：FN?mr
例2.如图所示，细杆的一段与一小球相连，可绕过O点自由转动。现给小球一初速度，使它在竖直面内做圆周运动。圆中A、B分别表示小球运动轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是
A.A处为拉力，B处为拉力
B.A处为拉力，B处为推力
C.A处为推力，B处为拉力
D.A处为推力，B处为推力
解析，A处受到竖直向下的重力，因为小球在最低点时所需的向心力沿杆由A指向圆心O，向心力是杆对球的作用力和重力的合力，所以A处一定受到杆的拉力 小球在B点的受力情况见上面
例3.如图所示，一轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球做半径为r的圆周运动，以下说法正确的是
A.小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零
C.小球到达最高点时，杆对小球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力
D.小球过最高点时，杆对求的作用力一定与求所受重力方向相反
由上面分析可知：球过最高点时速度可为0，此时FN = mg，BC错；当v
时，FN = 0，A
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火车在倾斜铁轨上转弯 支持力和重力合力提供向心力 如果不忽略摩擦力 摩擦力方向是沿着斜面还是水平方向
神水盟866h
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摩擦力方向是水平的,与车运动方向相反.注：因为支持力和重力合力提供向心力,说明火车没有向外侧或内侧移动的趋势,所以摩擦力方向是水平的.
摩擦力方向是和向心力方向一样还是相反
火车是在水平面内转弯的，向心力方向是水平的（与速度垂直），而摩擦力方向是水平的（与速度方向相反）。
即摩擦力与向心力是垂直的（虽都在水平面内）。
那在平面上的话 摩擦力的方向和向心力一样？
对火车转弯而言，摩擦力方向与向心力垂直。
在转弯处，铁轨是外侧高、内侧低，使车身有点倾斜，当以规定的设计速率转弯时，支持力和重力的合力刚好是水平的，且提供为所需的向心力。这时车没有向外侧或内侧移动的趋势（若车速过大就有向外侧移动趋势，若车速过小就有向内侧移动的趋势），所以摩擦力方向是沿运动轨迹的切线，与速度方向相反，当然也就与向心力垂直。
注：看支持力和重力的合力是水平的，提供为向心力，可用水平目光看受力图。
看火车转弯，摩擦力方向与速度方向相反时，用俯视目光看车。
如果是研究没有铁轨的车子在水平地面转弯时，则是摩擦力方向与向心力一样（摩擦力提供向心力），它与有铁轨的火车转弯不同。
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与支持力和重力的合力相反，记住摩擦力是阻力，它会与动力的方向相反。
摩擦力向圆心的方向……
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