一列火車以72 km/h的速度運行,在駛近一座鐵橋時,火車以0.1 m/s2的加速度減速,90 s后到達鐵橋,如果機車輪子半徑為60 cm,車廂輪子的半徑為36 cm,求火車到達鐵橋時機車輪子和車廂輪子的轉(zhuǎn)速和輪子邊緣的向心加速度.(車輪與軌道間無滑動)

解析:火車減速時的初速度為v0=20 m/s,到達鐵橋時的速度為v=v0-at=11 m/s,此速度即為車廂輪子的線速度.所以,車廂輪子邊緣的向心加速度為a2==336 m/s2,機車輪子邊緣的向心加速度為a1==202 m/s2.車廂輪子轉(zhuǎn)動的周期為T2=,所以車廂輪子的轉(zhuǎn)速為n2==4.87 rad/s.同理,機車輪子的轉(zhuǎn)速為n1==2.92 rad/s.

答案:機車輪子轉(zhuǎn)速度n1=2.92 rad/s;車廂輪子轉(zhuǎn)速n2=4.87 rad/s;機車輪子邊緣加速度a1=202 m/s2;車廂輪子邊緣加速度a2=336 m/s2.

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