火车转弯课件.pptVIP

* * 晏文哲 生活中的圆周运动 观察 思考 火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？ G 这个弹力很大，会对轨道和轮缘造成损坏。如何解决这个问题？ 外轨 内轨 FN F 外轨对轮缘的弹力 θ 分析 FN FN与G的合力会提供部分的向心力，会减小铁轨与轮缘的压力 G 在转弯处外轨略高于内轨 内轨 外轨 θ 分析 FN 火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？ G F合 θ O α G FN F合 在转弯处外轨略高于内轨 例 若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为θ ，请问火车的速度为多大？ 解：以火车为研究对象，由题意可知，若轨道对轮缘无挤压，火车仅受到重力G和支持力FN，受力分析如图： O G FN F合 θ θ 故：v＝ gR tanθ Fn = m v2 R 火车转弯时所需的向心力为： F合＝mg tanθ 火车的合力提供向心力：F合=Fn 临 界 速 度 分析 O G FN F合 θ θ F合＝mg tanθ 若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为 火车转弯时所需的向心力 Fn = m v2 R 临界速度： v＝ gR tanθ ？若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 2、当 v＜ gR tanθ ： 1、当 v＞ gR tanθ ： G FN θ 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 3、当 v = gR tanθ ：轮缘不受到侧向压力 讨论 小结 mg N F合 赛道的设计 长江作业本 P19 例1 有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m，g取10m/s2 ， （1）试计算铁轨受到的侧压力大小； （2）若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧向压力为零，我么可以适当的倾斜路基， a. 试计算路基倾斜的角度的正切值； b. 设轨道宽为1.4m，求内外轨的高度差。