Question

5．質(zhì)量為1.2t的小汽車(chē)駛過(guò)半徑為40m的圓弧拱形橋，取g=10m/s．
（1）若汽車(chē)經(jīng)過(guò)橋頂?shù)乃俣葹?0m/s，求汽車(chē)對(duì)橋頂壓力的大��；
（2）汽車(chē)以多大的速度經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)，恰好對(duì)橋頂沒(méi)有壓力？

Answer 1

分析 （1）汽車(chē)在橋頂時(shí)靠重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出支持力的大小，從而求出汽車(chē)對(duì)橋的壓力．
（2）當(dāng)汽車(chē)對(duì)橋的壓力為零時(shí)，則靠重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出汽車(chē)的速度．

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得：
mg-N=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得：N=mg-m$\frac{{v}^{2}}{R}=1200×10-1200×\frac{100}{40}=9000N$
根據(jù)牛頓第三定律知，汽車(chē)對(duì)橋的壓力為9600N．
（2）當(dāng)汽車(chē)對(duì)橋沒(méi)有壓力時(shí)，重力提供向心力，則有：
mg=m$\frac{{v′}^{2}}{R}$
解得：v′=$\sqrt{gR}=\sqrt{400}=20m/s$．
答：（1）汽車(chē)到達(dá)橋頂?shù)乃俣葹?0m/s時(shí)對(duì)橋的壓力為9000N；
（2）汽車(chē)以20m/s的速度經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)恰好對(duì)橋沒(méi)有壓力作用．

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，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解．