向心力实例分析之汽车转弯

一、转弯时的向心力实例分析1、汽车、自行车转弯问题汽车在水平路面上转弯，靠的是轮胎与路面间的静摩擦力。

设汽车以速率v 转弯，要转的弯的半径为R ，则需要的侧向静摩擦力Rv m F 2=。

如该汽车与地面间侧向最大静摩擦力为F max ，有R v m F 2max =得，转弯的最大速率mRF v max max =，超过这个速率，汽车就会侧向滑动。

2、火车转弯问题火车在转弯处，外侧的轨道高于内侧轨道，火车的受力分析如图所示，其转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供。

Rv M Mg 2tan =θ解得：v ＝θtan gR 拓展：①当火车行驶速率v 等于v 规定时，即v ＝θtan gR 时，支持力和重力的合力恰好充当所需的向心力，则内、外轨都不受挤压（此时为临界条件）．②当火车行驶速率v 大于v 规定时，即v ＞θtan gR 时，支持力和重力的合力不足以提供所需向心力，则此时需要外轨提供一部分向心力，即此时外轨受挤压．③当火车行驶速率小于v 规定时，即v ＜θtan gR 时，支持力和重力的合力大于所需的向心力，二、竖直平面内的圆周运动实例分析1、汽车过拱桥问题在汽车过拱桥时，汽车的向心力是由汽车的重力和路面的支持力来提供的。

当路面对汽车的支持力为零时，汽车将脱离路面，因此，必须保证支持力N ＞0，即汽车在最高点时速度的最大值是刚好重力提供向心力，即mg＝m rυ2，即该圆周运动的最大速度为v ＝gr，当速度为该值时，汽车将由沿桥面切线方向上的速度（水平速度）和只受重力作用，而做平抛运动。

因此，汽车过拱桥时，速度应小于gr 。

2、汽车过凹型桥3、小球在绳和杆的作用下通过最高点问题（1）在最低点，不论是线拉物体还是杆连物体，线或杆的弹力指向圆心（竖直向上），物体的重力竖直向下，二者的合力提供向心力，则有mg ＋T ＝mr ω2＝m rυ2；（2）在最高点时，线拉物体的临界状态是T ＝0，重力提供向心力mg ＝m rυ2，即v ＝gr 。

赛车在弯道的受力分析原理赛车在弯道中的受力分析是理解赛车运动的重要一环。

赛车经过弯道时，会受到多种力的作用，包括向心力、重力、摩擦力等。

下面我将详细解释这些受力原理。

首先，我们需要了解向心力的概念。

向心力是赛车在弯道中朝向中心的力，使得赛车保持在曲线路径上。

当车辆以一定速度通过弯道时，其本身具有向直线运动的惯性，而弯道的曲率会将车辆的运动改变为弯曲路径。

为了维持这种路径，向心力就产生了。

向心力的大小与车辆的质量、速度以及弯道的曲率有关。

当车辆速度增加或曲率增大时，向心力也会增大。

赛车的动力系统为驱动力，这个力与速度和车辆的传动系统有关。

当赛车在弯道中运行时，驱动力可以被分解为两个分量：垂直于地面的重力分量和平行于地面的向心力分量。

重力分量会使车辆受到向内的压力，增大了轮胎与地面的接触力，提供了附着力。

而向心力分量则是赛车通过弯道时所需的。

其次是重力对赛车的影响。

重力是指地球对赛车的吸引力。

在弯道中，由于向心力的作用，车辆偏离重力作用的中心轴线。

因此，净作用力是一个向内的向心力，这个力与重力之间的差值。

这个差值越大，车辆受向内的力就越大，能够保持在弯道的路径上。

此外，还有摩擦力对赛车的作用。

赛车在弯道中的前轮和后轮需要保持与地面的摩擦力，以维持车辆的稳定性和操控性能。

当车辆向内运动时，前轮处于转向状况，向内倾斜，而后轮则偏离中心轴线向外倾斜。

这种倾斜会使轮胎与地面之间的摩擦力，具有对抗车辆径向运动的作用。

因此，摩擦力对车辆行驶在弯道中的稳定性和控制性能至关重要。

综上所述，赛车在弯道中的受力分析原理主要包括向心力、重力和摩擦力。

通过合理的控制这些力的大小和方向，车辆能够保持在弯道上，并具备较好的操控性能和稳定性。

这对赛车运动中的竞技表现有着重要的影响。

高中物理汽车转弯时向心力的分析一、题目及解析汽车沿半径为R的圆跑道匀速行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的最大静摩擦力是车重的0。

10倍，要使汽车不至于冲出圆跑道，车速最大不能超过多少？解析：汽车在圆跑道匀速行驶时，轮胎所受的静摩擦力F（方向指向圆心）提供向心力。

车速越大，所需向心力也越大，则静摩擦力F也越大，向心力不可能超过路面与车间的最大静摩擦力F m，设车速的最大值为，则得：汽车沿半径为R的圆跑道匀速行驶时的速率不能超过，不然会冲出圆跑道，因为这时最大静摩擦力不足以提供汽车做圆周运动所需的向心力，汽车就脱离原来的圆跑道做离心运动了。

二、问题的提出在书本上和资料上有很多类似题，解题依据都是最大静摩擦力提供向心力。

最大静摩擦力只提供向心力吗？三、问题的分析1．汽车在平直路面运动受力情况分析一般情况下汽车的后轮是驱动轮或称主动轮，前轮是导向轮或称被动轮。

后轮在发动机驱动力矩作用下发生转动，在轮缘与路面接触处，轮将对地面施加一个作用力，方向与运动方向相反，同时路面对轮产生一个向前的反作用力，在反作用力的作用下使得汽车向前运动，而前轮在轮轴推动下将作平动，同样道理路面对前轮产生一个反作用力，方向向后，在反作用力力矩的作用下，前轮发生转动。

两对作用力与反作用力都是静摩擦力，施加在后轮的驱动力矩随着汽车发动机输出功率的改变而相应地改变。

后轮的静摩擦力是由路面作用产生的，在给定的硬路面和汽车的情况下，路面所提供的最大静摩擦力是一定的，因此汽车的输出功率的大小将受到限制，即存在着临界状态。

沿路面自由滚动的车轮，具有不断变化的瞬时转动中心，车轮和路面的各个接触点在它们接触的瞬间是没有相对运动的，轮胎与公路之间的纵向水平作用力就是物理学所说的静摩擦力。

静摩擦力最大值被定义为“最大静摩擦力”，是一个与运动状态无关的常量，它等于路面对车轮的垂直支持力与静摩擦系数的乘积。

可能实现的牵引力最大值约为轮胎与公路间的最大静摩擦力。