火车转弯时如果重力和支持力的合力正好提供向心力力时,火车不受摩擦力,指的是不是不受横向摩擦力 火车在转弯处外轨高于内轨需要支持力和重力的合力来提供向心力,...
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这里面深究涉及到的东西很多,如果只是高中物理,那么可以简单定性说明一下(不计算空气阻力,把火车看成质点)。火车在转弯时,是做的曲线运动,那么研究它在切线和法线上面的运动,这是运动的分解。
在切线方向上主要收到两个力,一个是牵引力,一个是轨道给火车的相对于火车切线运动方向相反的摩擦力(阻力),他们的合力提供此时火车切线方向的加速度。一般来说,做题的话,题干基本上都是匀速的说明。
在法线方向上,火车其实只受到一个力,就是铁轨的弹力,这个弹力提供向心力,来供火车做曲线运动。说明一下世界上的这个弹力的来源:火车在转弯的时候,由于惯性,车轮会挤压铁轨,这时候会给铁轨一个力,由于作用力反作用力,就会受到一个大小相等方向相反的,来源于铁轨的一个弹力,这个弹力其实不一定是水平的,但是它的水平分力一定是足够提供它的向心力的。而弹力的竖直分力与火车的重力相平衡,这样火车在竖直方向上不受力,在竖直方向上就没有加速度,保持原速(因为火车不跳----竖直方向初速为0,所以竖直方向上就静止咯)。
那么整合一下,收到的铁轨的作用力有三部分,一个是竖直方向上平衡重力的弹力,一个是运动的切线方向的摩擦力,最后一个是需要提供的向心力---这个力说到底应该是个弹力,因为摩擦力的方向始终和相对的运动方向相反。
摩擦力有静和动的区别。我们研究的是理想状态的问题。实际上肯定是收到横向摩擦力的,切线方向也会有摩擦。
但是这些力的合力让火车转弯了。所以不要钻牛角。你自己知道就好了
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