题目内容

如图所示,汽车质量为,以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,桥面圆弧半径为15m,如果桥面承受的最大压力不得超过,汽车允许的最大速率是多少?汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少?(g取)

答案:7.07m/s;10000N
解析:

首先要确定汽车在何位置时对桥面的压力最大,汽车经过凹形桥面时,向心加速度方向向上,汽车处于超重状态;经过凸形桥面时,向心加速度方向向下,汽车处于失重状态,所以当汽车经过凹形桥面的最低点时,如图甲所示,汽车对桥面的压力最大.

当汽车经过凹形桥面最低点时,设桥面支持力为,由牛顿第二定律有

要求

代入已知解得允许的最大速度

由上面的分析可知,汽车经过凸桥顶点时对桥面的压力最小,设为

由图乙有:(为支持力)

所以


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