生活中的圆周运动

火车转弯

1.内外轨一样高：火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源(如图甲所示)

2.外轨高于内轨：如果在弯道处使外轨略高于内轨(如图乙所示)，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。

3.适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供。

汽车过拱形桥

航天器中的失重现象

1.向心力分析：当航天器在近地轨道做匀速圆周运动时，轨道半径近似等于地球半径R，所受地球引力近似等于重力mg。宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为他提供向心力，

汽车在最高点满足关系：

，即

①当v＝√gr时，F_N＝0。

②当0≤v<√gr时，0<F_N≤mg。

③当v>√gr时，汽车将脱离桥面做平抛运动，易发生危险。

说明：汽车通过拱形桥的最高点时，向心加速度向下，汽车对桥的压力小于其自身的重力，而且车速越大，压力越小，此时汽车处于失重状态。

(2)汽车过凹形桥(如图乙)

汽车在最低点满足关系：

F_N－mg＝mν²/r，即F_N＝mg＋mν²/r。

说明：汽车通过凹形桥的最低点时，向心加速度向上，而且车速越大，压力越大，此时汽车处于超重状态。由于汽车对桥面的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中很少见到凹形桥。

2.航天器中的失重现象

(1)质量为M的航天器在近地轨道运行时，航天器的重力提供向心力，满足关系：Mg＝Mν²/r，则v＝√gr。

(2)质量为m的航天员：设航天员受到的座舱的支持力为F_N，则mg－F_N＝mν²/r。

当v＝√gr 时，F_N＝0，即航天员处于完全失重状态。

(3)绕地球做匀速圆周运动的航天器内，任何物体都处于完全失重状态。