物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表( 八 )



(2)高速公路的转弯处,公路的外沿设计得比内沿略高,若汽车以设计速度转弯时,汽车转弯的向心力由重力和弹力的合力提供.
4.火车转弯
(1)火车转弯时的特点:火车转弯时实际是在做圆周运动 , 因而具有向心加速度 , 需要向心力 。
(2)向心力的来源
①如果转弯处内外轨一样高 , 则由外轨道对轮缘的弹力提供向心力 , 这样 , 铁轨和车轮极易受损 。
②如果转弯处外轨略高于内轨 , 此时铁轨对火车的支持力不再是竖直的 , 而是斜向弯道内侧 , 它与重力的合力指向圆心 , 为火车转弯提供了一部分向心力 , 减轻了轮缘与外轨的挤压 。适当设计内外轨的高度差 , 火车以规定的速度行驶时 , 转弯时所需的向心力几乎完全由重力与支持力的合力来提供 。
二、航天器中的失重现象
航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时 , 航天员只受地球引力 , 引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=mv2/R,所以处于失重状态 。
航天器绕地球做匀速圆周运动 , 假设它的线速度的大小为v , 轨道半径近似等于地球半径R , 航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg 。
求:座舱对航天员的支持力为多少?
mg-FN=mv2/r , 得FN=mg-mv2/r
当时V=

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


 , 座舱对航天员的支持力FN=0  , 航天员处于完全失重 。
正是由于地球引力的存在 , 才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动 。
三、竖直面内的圆周运动
1.汽车过拱形桥
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进 , 设桥面的圆弧半径为r , 分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力 。

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


汽车在竖直方向受到重力G和桥的支持力FN , 它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力F 。鉴于向心加速度的方向是竖直向下的 , 故合力为F=G-FN
当汽车通过桥的最高点时 , 根据牛顿第二定律F=ma , 有F=mv2/r
所以G-FN=mv2/r
由此解出桥对车的支持力FN=G-mv2/r
汽车的速度越大 , 汽车对桥的压力越小 。
2.轻绳模型

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


轻绳只能提供拉力 , 在最高点时 , 物体所受重力和绳的拉力的合力提供向心力 , G+F=mv2/r
恰好过最高点条件:F=0 , 此时G=mv2/r
3.轻杆模型

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


轻杆既能提供拉力 , 又能提供支持力 , 在最高点时 , 物体所受重力和杆的拉力或支持力的合力提供向心力 , G+F=mv2/r 。
V>

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


时 , 轻杆提供拉力;V<

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


时 , 轻杆提供支持力;V=

物理圆周运动周期公式是什么?物理天体运动公式总结表


时 , 轻杆恰好无作用力 。
【知识点6】 离心运动和向心运动
1.离心运动的本质:由于物体具有惯性 , 物体做圆周运动时总有沿切线方向飞出的趋势 。

推荐阅读