某高速公路转弯处,弯道半径R=100m,汽车轮胎与路面问的动摩擦因数为μ=0.8,路面要向圆心处倾斜,汽车若以v=15m/s的速度行驶时.
(1)在弯道上没有左右滑动趋势,则路面的设计倾角θ应为多大(求出θ的某个三角函数值即可)?
(2)若θ=37°,汽车的质量为2000kg,当汽车的速度为30m/s时车并没有发生侧向滑动,求此时地面对汽车的侧向摩擦力的大小和方向.(g=10m/s2,sin37°=0.6)
网友回答
解:(1)汽车转弯时由牛顿第二定律得:mgtanθ=m
得tanθ==0.225
(2)若汽车所受侧向摩擦力沿斜面向里,对汽车进行受力分析,如图所示:
由正交分解得
f+mgsinθ=macosθ
a==9m/s2
解方程得f=2400N,说明侧向摩擦力沿斜面向里.
答:(1)在弯道上没有左右滑动趋势,则路面的设计倾角θ应为tanθ=0.225(求出θ的某个三角函数值即可);
(2)此时地面对汽车的侧向摩擦力的大小为2400N,方向沿斜面向里.
解析分析:(1)在弯道上没有左右滑动趋势,则说明仅靠重力的分量提供向心力,根据向心力公式即可求解;
(2)可先假设汽车所受侧向摩擦力沿斜面向里,先求出此时汽车的加速度,再对汽车进行受力分析即可求解.
点评:熟记向心力公式是解决本题的关键,弄清向心力是由哪些力提供的,通常这样找向心力:沿半径方向的所有力的合力提供该物体做圆周运动的向心力.