Question

7．一輛質(zhì)量為m=1000kg的汽車(chē)通過(guò)一座半徑為R=40m的圓形拱橋，設(shè)地球表面的重力加速度為10m/s²
（1）若汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)的速率8m/s，求此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力大�。�
（2）若汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)速率太大，可能會(huì)飛離橋面，求出汽車(chē)運(yùn)動(dòng)至橋的最高點(diǎn)時(shí)恰好離開(kāi)橋面對(duì)應(yīng)的速率．

Answer 1

分析 （1）汽車(chē)作圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)重力和支持力的合力提供向心力；
（2）汽車(chē)對(duì)橋無(wú)壓力，只受重力，重力恰好提供向心力．

解答 解：（1）若汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)的速率8m/s，
由牛頓第二定律得
mg-F_支=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得：F_支=1000×10-1000×$\frac{64}{40}$=8400N
根據(jù)牛頓第三定律可知，此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力大小為8400N；
（2）當(dāng)汽車(chē)飛離橋面時(shí)，重力提供向心力，則有：
mg=m$\frac{{v′}^{2}}{R}$
解得：v$′=\sqrt{gR}=20m/s$
答：（1）若汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)的速率8m/s，此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力大小為8400N；
（2）若汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)速率太大，可能會(huì)飛離橋面，此速率為20m/s．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析和受力情況分析，知道在最高點(diǎn)由重力和支持力的合力提供向心力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解．