在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/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0.6倍.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?(g取10m/s2)

问题描述:

在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/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0.6倍.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?(g取10m/s2

汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力,
有:

mv2
r
≤Fm=0.6mg
由速度v=108km/h=30m/s,
得到半径为:r≥
v2
0.6g
=
302
0.6×10
m=150m;
答:其弯道的最小半径是150m.
答案解析:汽车在水平路面上转弯时,靠静摩擦力提供向心力,拐弯时不产生横向滑动,汽车所需要的向心力不超过最大静摩擦力,根据牛顿第二定律求出最小半径.
考试点:向心力.
知识点:解决本题的关键知道汽车在水平路面上拐弯靠静摩擦力提供圆周运动的向心力,通过圆弧拱桥时,靠重力和支持力的合力提供向心力.