汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力;
根据牛顿第二定律得:mg-N=m
v2 |
r |
有:N=mg-m
v2 |
r |
52 |
50 |
根据牛顿第三定律得知,汽车对桥的压力大小N′=N=7600N,方向竖直向下.
(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空,则N=0,汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:
mg=m
| ||
r |
得:v0=
gr |
10×50 |
(3)由第1题得知:N′=mg-m
v2 |
r |
(4)汽车要在地面上腾空,所受的支持力为零,由重力提供向心力,则有:mg=m
| ||
R |
得 vm=
gR |
10×6400×103 |
答:
(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s,汽车对桥的压力是7600N.
(2)汽车以22.4m/s的速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空.
(3)对于同样的车速,拱桥圆弧的半径越大比较安全.
(4)如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样,汽车要在地面上腾空,速度要8000m/s.