为什么火车在铁轨转弯处的向心力会分解为重力和弹力 ,那摩擦力呢 高中物理火车转弯问题中支持力为什么大于重力

作者&投稿:鄢诚 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
你好。先提一个小瑕疵,这句话表述有歧义,说“重力和弹力是向心力分解出来的”不太妥当。应该说是重力和弹力的合力提供(或者说“充当”)了向心力。
我的习惯是既然回答了就回答得具体些,您不要嫌烦,全手打的也不容易啊^_^
我们知道物体受到的合外力=0时静止或做匀速直线运动;受到和运动方向相一致的合外力的时候做直线加(或减)速运动,而当受到的合外力与运动方向成一定角度时,做曲线运动。
当物体所受到的合外力一直与物体运动方向相垂直时,做圆周运动。所谓向心力就是指这个垂直于物体运动方向的一个外力或几个外力的合力。(向心力又叫法向力)如果没有这个力,火车转不了弯。
这些都想明白了之后,然后我们就来分析火车在转弯时都受哪些力:火车头带火车跑,给火车一个牵引力;为什么要用火车头带,是因为火车前进时,要受到阻力,主要是动摩擦力。牵引力动摩擦力都是和运动方向一致的,是切线方向,他们是无论如何也无法在垂直于运动方向的方向上提供分量,所以不能提供向心力。除了牵引力和动摩擦力之外,就剩下铁轨给火车的弹力和火车受到的重力了。他俩是一定会成一定角度的,他俩的合力为火车转弯提供向心力。
其实说到这里就差不多可以了,但还不能算是完全把这个问题解释得很完美。为什么这么说呢?因为这牵扯到火车铁轨铺设的问题。试想,如果火车一直是在一个水平面上跑的,那么重力是垂直于这个水平面的,而无论火车如何转弯,向心力应该一直是在这个水平面上的,那么重力也是一直垂直于向心力方向的,那凭啥说向心力跟重力有关呢,直接说向心力是弹力的分量得了呗。这是因为,火车在拐弯的时候铁轨不是平的,左转弯处,左轨低些,右轨高些;右转弯处反之。这样一来,重力在向心力方向是确确实实可能有分量的。
那为啥又把铁轨铺成那样纸呢?首先你要观察一下铁轨,火车的轮毂,内侧多块肉,卡在铁轨内侧。跑直线时,铁轨的上表面托住火车轮,给火车向上的弹力与重力平衡。如果在转弯处铁轨也是水平的,那刚才说到向心力只能由弹力的分量提供,那铁轨就必须与火车轮内侧多那块肉发生挤压(铁轨上面和侧面弹力的合力才能不为铅直方向),才能迫使火车转弯。这样时间久了会把铁轨搞得横向偏移,很危险。为了保护铁路,所以要铺一定角度。另外,如果发生挤压,这个力不是通过火车中心的,会造成不可忽视的转动力矩,严重了会造成火车侧翻脱轨,这更危险,所以必须把铁轨铺成带一定倾角的。
而如果把铁轨铺得侧倾一定角度呢?这样铁轨就不在水平面上了,火车总的运行轨道就有可能不在一个水平面上了。重力就在向心力方向上可以提供分量了。
(通过具体计算可以知道,要使火车在转弯时,铁轨给火车的力恰好垂直于那个倾斜的面(不发生侧向挤压),火车速度与铁路倾角的必须保持一定比例,与火车质量啥的都无关。在实际运行过程中,已铺设的倾角是一定的,就是说火车必须以一个确定的精确速度值通过时轮子与铁轨侧面才无挤压,低了高了都不会完全无侧向挤压。速度高于这个确定值时挤压较高的外侧轨,速度过低会挤压较低的内侧轨。)
火车这个问题解释完了,再追加点东西让楼主满意。以上说的是火车,可以说摩擦力与向心力没啥关系。但无轨的汽车摩托车就不同了。如果这个题的火车改成汽车摩托车,就不得不考虑摩擦力了。
在水平面上转弯,如果车辆没有发生侧滑甚至漂移,那就是轮子与路面之间的静摩擦力提供向心力,要是侧滑了,就要改叫滑动摩擦力提供向心力了。车辆之所以发生侧滑,就是因为轮胎与路面之间的最大静摩擦力太小,不足以为当前速度和圆周半径下的圆周运动提供向心力,于是车辆就必须以更大的圆周半径做曲线运动,表现为转弯时的侧滑。
说白了,区别就在于火车轮是嵌在铁轨里的,铁轨给火车的垂直于车身方向的力不能叫摩擦力,而无轨的汽车摩托车,在从侧面垂直于车身的方向上,路面给车身的力只能是摩擦力。
哎妈呀累死我了-_-||

我明白你的意思。如果是汽车的话且在没有特设的a角时,由合力提供向心力。而火车的轮子不像汽车的轮子是橡胶的,而且与地有摩擦,而是靠铁轨的弹力完成的。所以向心加速度没有摩擦力的事,但摩擦力也是存在的,在速度方向上,与速度方向相反。与向心力垂直。

因为摩擦力是切线方向,摩擦力和向前的牵引力平衡。

摩擦力是与速度方向相反的,而向心力与速度方向垂直,所以向心力不会分解为摩擦力

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~

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。

对于火车转弯问题 是在圆周运动那节学的 首先火车要想转弯 合力必须指向圆心。为了保护轨道 所以这部分力由支持力提供。 因为向心力是合力,所以受力分析是要沿合力方向把力分解。接就是说受力分析时,要沿水平竖直分解力。
重力竖直向下 ,把支持力水平竖直分解后,支持力的竖直分量等于重力(由于合力是水平的,竖直上合力为0) 根据三角形两边之和大于第三边,所以支持利大于重力

注:不是任何情况都将力沿斜面分解的 ,应该沿加速的方向或合力方向分解力。

希望你可以听明白

物理5.3(4):火车在转弯时 受向心力作用,对其所受向心力分析正确的是...
答:由于内外轨的高度差的作用,车身略有倾斜,如果车速选取适当的话,火车只受到二个力的作用。如图红色箭头所示。而火车转变的向心力的方向是水平的,就是图中的合力F合。这个力不能看成是重力的分力。必须说是二个力的合力。上面B的说法是错误的。亲,不要忘记及时采纳哦。有问题另行提问,我会随时...

火车转弯时的内外轨受力
答:首先,火车转弯时需要向心力,就是一个能让他改变运动方向的力,而且火车转弯时,轨道是斜的,根据牛顿定律,F=ma=mv²÷r,所以可以知道速度越大需要的向心力越大,所以火车转弯时,如果重力的分力(就是指向圆心那个力)提供的向心力不足或者过大,那就要用一个力与重力的分力来共同提供向...

火车转弯时铁轨的角度是多大,与向心力有关。高手都来解决下啊
答:这个问题需要得到摩擦系数的。一般最多的是12度。

火车转弯时的内外轨受力
答:转弯需要向心力,向心力由铁轨提供一部分,(另一部分由重力分量提供,这一部分不会随速度改变,所以不考虑),而铁轨在列车下方,所以这个力的力矩会导致列车向外侧翻。因此,外轨在列车有外翻倾向的时候受压而产生了额外的压力,而内轨减少了压力,这种一增一减都是有利于反向力矩来抵抗前者。如果要...

高一物理火车转弯 关于内外轨道受力问题
答:车速过大时到底是内鬼还是外鬼提供向心力,其实很简单,说来你可能觉得很震撼:是轮子放到铁轨的方式决定的。你观察过火车道么??轮子的突出部是卡在轨道内侧的。你想象啊,圆周运动的时候,内侧的轮子,有脱离轨道的趋势,外侧的,有挤压轨道的趋势,所以内侧不能提供向心力,只有外侧可以 恩,就是...

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...
答: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...

火车是怎么转弯的?
答:火车的车轮,与铁轨的接触面并不是一个平面,而是类似一个锥面。最外面一圈叫“轮箍”。“轮箍”上有一圈高出的部分叫做“轮缘”,火车车轮的“轮缘”自始至终都是嵌在两条平行钢轨内侧的。火车驶到弯道时,惯性使弯道的外侧车轮的轮箍紧贴钢轨,这时,外侧的钢轨给轮缘一种侧压力即向心力,使车轮...

火车转弯时的向心力类型问题真心不会
答:火车转弯的离心力是由火车的质量、速度、转弯半径来决定的;而向心力就由轨道的倾斜度来提供。所以,一般的轨道在弯道的地方,两跟轨道都不会处于同一水平面。再所以,要解决此类问题。只要掌握一点,做好力矩分解后,只要满足水平面上火车受到的离心力小于由铁轨提供的向心力,火车就不会出轨。

火车转弯时向心力为啥等于tanmg
答:因为火车铁轨是铺斜的,是重力和支持力的水平合力充当向心力,根据几何知识就会算得出来。

火车转弯的地方,钢轨的内外轨是:
答:【答案】:B 解析:火车的车轮上有突出的轮缘,如果转弯处内外轨一样高,外侧车轮的轮缘挤压外轨,使外轨发生弹性形变,外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力。火车质量很大,靠这种办法得到向心力,轮缘与外轨间的相互作用力要很大,否则铁轨容易受到损坏。如果在转弯处使外轨略高于内轨,火车驶过...