向心加速度——问题与解决方案

1.一个系在水平绳子末端的球,以 20 厘米为半径做圆周运动。球每秒旋转 360 ° 。求球的向心加速度的大小。

已知:

角速度 (ω ) = 360 ° /秒 = 1 转/秒 = 6.28 弧度/秒

半径 (r) = 20 厘米 = 0.2米

求:向心加速度(a r)

解决方案:

a r = v 2 / r —> v = r ω

a r = (r ω) 2 / r = r 2 ω 2 / r

a r = r ω 2

其中,s = 向心加速度,v = 线速度,r = 半径,ω =角速度

向心加速度的大小:

a r = r ω 2 a r = (0,2 m)( 6.28 rad/s)

r = 1.256 米/秒²

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2. 一个半径为 30 厘米的轮子以 180 转/分的速度旋转。求轮子边缘上一点的向心加速度!

已知:

半径 (r) = 30 厘米 = 0.3 米

角速度 ( ω ) = 180 转 / 60 秒 = 3 转/秒 = (3)(6.28 弧度)/秒 = 18.84 弧度/秒

求:半径 r = 0.3 米处的向心加速度 ( a r )。

解决方案:

向心加速度的大小:

a r = r ω 2

r = (0.3 米)(18.84弧度/秒)

r = 5.65 米/秒²

3. 一辆赛车在半径为 50 米的圆形赛道上行驶。如果赛车的速度为 72 公里/小时,求其向心加速度的大小!

已知:

半径 (r) = 50 米

速度 (v) = 72 公里/小时 = (72)(1000 米) / 3600 秒 = 20 米/秒

求:向心加速度的大小(a r )

解决方案:

a r = v 2 / r = 20 2 / 50 = 400 / 50 = 8 m/s 2

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4. 一辆汽车的最大向心加速度为 10 m/s² ,因此该汽车可以沿弯道转弯而不打滑。如果该汽车以 108 km/h 的恒定速度行驶,那么无倾斜弯道的半径是多少?

已知:

向心加速度(ar )= 10 m/ s²

汽车速度(v) = 108 公里/小时= ( 108)(1000) / 3600 = 30米/秒

所需参数:半径(r)

解决方案:

r = v 2 / a r

r = 30 2 / 10 = 900 / 10 = 90 米/秒

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