在瀝青鋪設(shè)的高速公路上,汽車的設(shè)計(jì)時(shí)速是108km/h.若汽車在這種路面上行駛時(shí),輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的0.6.(取g=10m/s2) 求:
(1)如果汽車在這種高速路上水平轉(zhuǎn)彎,假設(shè)彎道的路面是水平的且拐彎時(shí)不產(chǎn)生橫向滑動(dòng),則其彎道的最小半徑應(yīng)是多少?
(2)此高速路上有一圓弧形的拱形立交橋,要使汽車能夠不離開地面安全通過圓弧拱橋,這個(gè)圓弧拱橋的半徑應(yīng)滿足什么條件?
(1)汽車在水平路面上拐彎,可視為汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力是車與路面間的靜摩擦力,有:
m
≤F
m=0.6mg
由速度v=108km/h=30m/s,得到半徑:
r≥
=
m=150m;
(2)汽車過拱橋,看作在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),有:
m
=mg-N
為了保證安全,車隊(duì)路面的壓力N必須滿足:
N≥0
有:m
≤mg,則R≥90m,即這個(gè)圓弧拱橋的半徑至少是90m.
答:(1)如果汽車在這種高速路的水平彎道上拐彎,假設(shè)彎道的路面是水平的,拐彎時(shí)不產(chǎn)生橫向滑動(dòng).其彎道的最小半徑是150m.
(2)如果高速路上設(shè)計(jì)了圓弧拱橋做立交橋,要使汽車能夠不離開地面安全通過圓弧拱橋,這個(gè)圓弧拱橋的半徑至少是90m.