Question

如圖所示為一輛運(yùn)送圓形容器的專用卡車(chē)，支架ABCD的斜面AB的傾角為37°，CD水平，AD豎直．現(xiàn)置于支架上的圓形容器的質(zhì)量為1000kg，靜止?fàn)顟B(tài)下，容器頂部與CD有一小的間隙（圓形容器摩擦與形變均不計(jì)，假設(shè)路面均平直），求：
（1）車(chē)輛勻速行駛時(shí)，圓形容器對(duì)AD、AB、CD的壓力；
（2）市規(guī)定，卡車(chē)在市區(qū)行駛的速度不得超過(guò)40km/h．這輛卡車(chē)的司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方有危險(xiǎn)時(shí)，緊急剎車(chē)，卡車(chē)經(jīng)1.4s停止，交警量的這一過(guò)程車(chē)輪在路面上的擦過(guò)的痕跡長(zhǎng)9.8m，據(jù)此能否判斷這輛車(chē)是否違章？（假定卡車(chē)剎車(chē)過(guò)程為勻減速運(yùn)動(dòng)）
（3）在上述過(guò)程中，圓形容器對(duì)AD、AB、CD的壓力．

Answer 1

解：（1）對(duì)小球受力分析，受重力、AD面的支持力、AB面的支持力，如圖所示

根據(jù)平衡條件，得：
；
；
（2）汽車(chē)做末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平均速度公式，有：

解得：＞40km/h，故超速；
（3）剎車(chē)加速度為：a=；
只有AB面有支持力的加速度時(shí)，受重力和AB面有支持力，合力水平，

故F_合=mgtan37°=ma₀
解得：a₀=gsin37°=7.5m/s²
a=10m/s²＞a₀，故圓柱體頂?shù)紺D面；
此時(shí)受重力，AB面的支持力和CD面的支持力，根據(jù)牛頓第二定律，有：
水平方向：F_ABsin37°=ma
豎直方向：G+F_CD-F_ABcos37°=0
聯(lián)立解得：F_CD=6.7×10³N；
F_AB=1.67×10⁴N；
答：（1）車(chē)輛勻速行駛時(shí)，圓形容器對(duì)AD面壓力為7500N、對(duì)AB面壓力為12500N、對(duì)CD面的壓力為零；
（2）這輛車(chē)超速了；
（3）在上述過(guò)程中，圓形容器對(duì)AD面壓力為零、對(duì)AB面壓力為1.67×10⁴N、對(duì)CD面的壓力為6.7×10³N．
分析：（1）對(duì)圓形容器受力分析，受重力、AD面的支持力、AB面的支持力，根據(jù)平衡條件列式求解即可；
（2）汽車(chē)做末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平均速度公式求解初速度；
（3）先判斷只有AB面有支持力的加速度；然后對(duì)再對(duì)圓形容器受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列式求解．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律或者平衡條件列式求解，不難，要細(xì)心．