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6.4
生活中的圆周运动
火车转弯时在做圆周运动，若内外轨道等高，是什么力提供向心力？
问题？
F向
车轮的构造
火车车轮有突出的轮缘
一、火车转弯
轮缘
铁轨
(轨距)
例1、火车速度为30m/s，弯道的半径R
=900m，火车的质量m
=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
F
=8×105
N
解析
由F=
得
当外轨略高于内轨时
FN
火车向心力的来源
由G和FN的合力提供
h
q
G
mg
FN
F合
θ
例2、
如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?
水平面
轨道面
火车行驶速率v当火车行驶速率v>v规定时
当火车行驶速率vG
FN
FN′
火车行驶速率v>v规定
G
FN
FN′
对轮缘有侧压力
对轮缘有侧压力
内轨
外轨
列车速度过快，造成翻车事故
赛道的转弯处路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因？
二、汽车过桥
1、
2
例3、已知车质量为m，速度为v，桥半径为r
求汽车在桥的最低点或最高点受到的支持力多大？
要求
1、画出实物草图受力分析
2、分析向心力来源
3、依据牛顿第二定律列出表达式
注意指针偏角
思考与讨论
　　
地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……
思考与讨论:
太空失重
三：航天器中的失重现象
假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg．试求座舱对宇航员的支持力为零时飞船的速度多大?通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。
对宇航员，重力提供向心力：mg=
mv2/r
由此可以得出
宇航员处于完全失重状态
此时人对座椅的压力为零
观察
离心运动
1、定义：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
2.物体作离心运动的条件：
Fn
<
F需向
思考问题？
Fn=
F需向
做什么运动？
Fn
=
0
做什么运动？
Fn
＜F需向
做什么运动？
Fn
＞F需向
做什么运动？
圆周
近心
切线
离心
四、离心运动
3、离心运动的应用与防止
离心运动的应用
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干

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