问题 填空题

沪杭高铁运行中发生过火车转弯时乘客曾经感到车身明显倾斜,铁路部门回应转弯所致属正常现象,铁路部门的理由是:高铁要求火车转弯时既不挤压外轨也不挤压内轨,此时外轨要比内轨高出一段距离h,这在技术上叫曲线超高,并搬出了一个用于计算曲线超高h的公式,证明火车转弯倾斜合乎要求.并声称,只要把火车时速v、弯道半径R的数值代入他们的公式,就能计算出h,请你判断铁路部门依据的公式是(已知铁路两轨道间距为l,重力加速度g,火车倾斜角较小,可以认为倾斜角的正切与正弦相等),则曲线超高公式h=______.

答案

火车转弯中,当内外轨对车轮均没有侧向压力时,火车的受力如图

由牛顿第二定律得mgtanα=m

v2
R

因为α很小,有tanα=sina=

h
l

解得:h=

v2l
gR

故答案为:

v2l
gR

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