问题
计算题
(8分)在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的最大速度为108 km/h。汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.4倍。(g取10 m/s2)
(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?
(2)如果高速公路上设计了圆弧拱桥作立交桥,要使汽车能够安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径至少是多少?
答案
(1)225m;(2)90m。
题目分析:(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力由车与路面间的静摩擦力提供。当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,
有m≤0.4mg,由速度v=30 m/s,得:r≥225m。
(2)汽车过拱桥,看做在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,
根据向心力公式有mg-N=m,
为了保证安全,车对路面的压力必须大于零。
有mg≥m,v=30 m/s,则R≥90 m。