Question

3．有一輛質(zhì)量為1.5×10³kg的小汽車駛上半徑為50m的圓弧形拱橋，（g=10m/s²）．求：
（1）汽車到達橋頂?shù)乃俣葹?0m/s時對橋的壓力有多大？
（2）汽車以多大的速度經(jīng)過橋頂時恰好對橋沒有壓力作用？

Answer 1

分析 （1）汽車在橋頂時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，從而求出汽車對橋的壓力．
（2）當汽車對橋的壓力為零時，則靠重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出汽車的速度．

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$\frac{{v}^{2}}{R}$=12000N
根據(jù)牛頓第三定律知，汽車對橋的壓力為12000N．
（2）當汽車對橋沒有壓力時，重力提供向心力，
則mg=m$\frac{{v′}^{2}}{R}$
解得：v′=$\sqrt{gR}=\sqrt{500}=10\sqrt{5}m/s$．
答：（1）汽車到達橋頂?shù)乃俣葹?0m/s時對橋的壓力為12000N；
（2）汽車以$10\sqrt{5}m/s$的速度經(jīng)過橋頂時恰好對橋沒有壓力作用．

點評 汽車過拱橋時在最高點合力提供圓周運動向心力，據(jù)此列式求解，題目屬于基礎題，不難．