一列长为L的游览车,可以看成是由许多长度都很短的相同车厢连接而成的,从高出的平台上沿斜面由静止滑下,全部进入水平轨道后,又遇到一个半径为R的竖直圆形轨道(L>2派R).欲使游览车能安全驶过竖直圆轨道,平台距水平轨道的高度h至少应为多大?(设游览车无动力,一切阻力均不计)
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解:设游览车驶过竖直圆轨道最高点的速度为V,并以水平轨道为零势能面,则 mgh=mgR+mV^2/2既 V^2=2g(h-R) (1)欲使游览车能安全驶过竖直圆轨道,那么游览车在竖直圆轨道最高点必须有足够的离心力,也就是说游览车与竖直圆轨道要有相互作用力T,所以 由T+mg=mV^2/R 有T=(mV^2/R)-mg≥0 (2)(1)代入(2)得h≥1+R