质量为100t的火车在轨道上行驶,火车内、外轨连线与水平面的夹角为α=37°,如下图所示,弯道半径R=30m,重力加速度
来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/14 16:17:38
质量为100t的火车在轨道上行驶,火车内、外轨连线与水平面的夹角为α=37°,如下图所示,弯道半径R=30m,重力加速度取10m/s2.求:
![](http://img.wesiedu.com/upload/8/c1/8c1ab2048f69af5cd23f11f2fe2f38b4.jpg)
(1)当火车的速度为v1=10m/s时,轨道受到的侧压力多大?方向如何?
(2)当火车的速度为v2=20m/s时,轨道受到的侧压力多大?方向如何?
![](http://img.wesiedu.com/upload/8/c1/8c1ab2048f69af5cd23f11f2fe2f38b4.jpg)
(1)当火车的速度为v1=10m/s时,轨道受到的侧压力多大?方向如何?
(2)当火车的速度为v2=20m/s时,轨道受到的侧压力多大?方向如何?
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当火车正常行驶时,轮与轨道间无侧向压力,火车只受与轨道表面垂直![](http://img.wesiedu.com/upload/1/bf/1bfbf8040e54a713072fa4dd34e046bc.jpg)
的支持力作用和火车的重力作用,如上图所示.其做圆周运动的圆心在水平面内,将FN1分解则有:
FN1cosα=G,FN1sinα=m
v2
R
所以
G
cosαsinα=m
v2
R
所以v=
Rgtanα=
30×10×
3
4 m/s=15 m/s.
(1)由于10 m/s<15 m/s,故火车应受到内轨沿轨道斜面向上的侧压力作用,火车受力如下图所示.其做圆周运动的圆心仍在水平面内,将FN2及FN2′分解有:
![](http://img.wesiedu.com/upload/2/13/213c8c865a1c4ca79c273ba86cc0ae83.jpg)
G=FN2cosα+FN2′sinα①
FN2sinα-FN2′cosα=m
v21
R②
由①式得FN2=
G−FN2′sinα
cosα
将FN2代入②式得
G−FN2′sinα
cosα•sinα-FN2′cosα=m
v21
R
代入数据解得FN2′=
1
3×106 N.方向指向外侧.
(2)由于20m/s>15m/s,外轨有侧压力,同理有:
G+FN2′sinα=FN2cosθ,
FN2sinα+FN2′cosα=m
v22
R,
代入数据解得FN2′=
4
3×106N.方向指向内侧.
答:(1)当火车的速度为v1=10m/s时,轨道受到的侧压力大小为
1
3×106 N,方向指向外侧.
(2)当火车的速度为v2=20m/s时,轨道受到的侧压力为
4
3×106N,方向指向内侧.
![](http://img.wesiedu.com/upload/1/bf/1bfbf8040e54a713072fa4dd34e046bc.jpg)
的支持力作用和火车的重力作用,如上图所示.其做圆周运动的圆心在水平面内,将FN1分解则有:
FN1cosα=G,FN1sinα=m
v2
R
所以
G
cosαsinα=m
v2
R
所以v=
Rgtanα=
30×10×
3
4 m/s=15 m/s.
(1)由于10 m/s<15 m/s,故火车应受到内轨沿轨道斜面向上的侧压力作用,火车受力如下图所示.其做圆周运动的圆心仍在水平面内,将FN2及FN2′分解有:
![](http://img.wesiedu.com/upload/2/13/213c8c865a1c4ca79c273ba86cc0ae83.jpg)
G=FN2cosα+FN2′sinα①
FN2sinα-FN2′cosα=m
v21
R②
由①式得FN2=
G−FN2′sinα
cosα
将FN2代入②式得
G−FN2′sinα
cosα•sinα-FN2′cosα=m
v21
R
代入数据解得FN2′=
1
3×106 N.方向指向外侧.
(2)由于20m/s>15m/s,外轨有侧压力,同理有:
G+FN2′sinα=FN2cosθ,
FN2sinα+FN2′cosα=m
v22
R,
代入数据解得FN2′=
4
3×106N.方向指向内侧.
答:(1)当火车的速度为v1=10m/s时,轨道受到的侧压力大小为
1
3×106 N,方向指向外侧.
(2)当火车的速度为v2=20m/s时,轨道受到的侧压力为
4
3×106N,方向指向内侧.
质量为100t的火车在轨道上行驶,火车内、外轨连线与水平面的夹角为α=37°,如下图所示,弯道半径R=30m,重力加速度
如图为火车在弯道上行驶示意图,火车内外轨连线与水平面的夹角为α=37°,弯道半径R=30米,重力加速度取10m/s2.求
质量为100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线与水平面的夹角为37度,弯道半径R=30m,g=10m/s^2!求:(1
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