Question

如圖7-7-13連接而成，列車從斜軌高處無動力靜止滑下，經(jīng)過圓軌道后再沖上另一斜軌.已知列車質(zhì)量為m，圓軌道半徑為R.若將列車看成質(zhì)點(diǎn)，并且不計摩擦，求：

(1)要保證列車能安全通過圓軌道，則斜軌高度至少多大；

(2)若列車較長，不能看成質(zhì)點(diǎn)，并且要考慮列車與軌道間的摩擦，則對斜軌高度有何影響.

(3)若列車由許多節(jié)構(gòu)成，總長恰為2πR，列車高度不計，摩擦阻力也不考慮，為保證列車能安全通過圓軌道，求斜軌高度至少多大.

             

圖7-7-13

Answer 1

(1)  (2)略  (3)1.5R

解析:

(1)列車在圓軌道最高點(diǎn)時，有，列車在全過程中機(jī)械能守恒mg(h-2R)=得.(2)從列車較長，不能看作質(zhì)點(diǎn)的角度考慮，列車做圓周運(yùn)動時，重心下降，因此高度可以下降，從考慮阻力的角度看，由于列車要克服阻力做功，高度應(yīng)增加.

(3)當(dāng)整個列車恰好在圓軌道時，對最上方那節(jié)車廂分析，有列車在全過程中機(jī)械能守恒mgh=mgR+得h=1.5R.