摘要：1．火车转弯 ⑴ 火车车轮的结构特点 火车的车轮有凸出的轮缘.且火车在轨道上运行时.有凸出轮缘的一边在两轨道内侧.这种结构特点.主要是有助于固定火车运动的轨迹. ⑵ 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.见图2.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. ⑶ 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.而是斜向弯道的内侧.它与重力G的合力指向圆心.为火车转弯提供了一部分向心力.这就减轻了轮缘与外轨的挤压.在修筑铁路时.要根据弯道的半径和规定的行驶速度.适当选择内外轨的高度差.使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供. 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.由图3所示力的合成得向心力为 F合=mgtanα≈mgsinα=mg 由牛顿第二定律得:F合=m 所以mg=m 即火车转弯的规定速度v0=. ⑷ 对火车转弯时速度与向心力的讨论 a．当火车以规定速度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. b．当火车转弯速度v>v0时.该合力F小于向心力.外轨向内挤压轮缘.提供侧压力.与F共同充当向心力. c．当火车转弯速度v<v0时.该合力F大于向心力.内轨向外侧挤压轮缘.产生的侧压力与该合力F共同充当向心力.

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