题目

汽车自行车火车转弯问题中若地面水平分别是什么提供向心力?若地面为内低外高,是什么提供向心力?
我知道汽车是由摩擦力提供向心力,为何是静摩擦力?地面为内低外高自行车转弯时向心力为何不是重力支持力和摩擦力的合力提供?

提问时间：2020-11-02

答案

因为汽车向心力是垂直于前进方向的,轮胎运动是沿前进方向的,因此前进方向是滑动摩擦力,轮胎在垂直于前进方向上没有位移,所以向心力是静摩擦力提供的.
自行车转弯时,水平地面上支持力垂直向上,在向心力方向上没有分量,因此支持力不提供向心力.自行车提供向心力的是重力和摩擦力的合力,因为自行车可以倾斜.火车就是轨道提供的压力和摩擦力合力.
地面为内低外高时,支持力在旋转径向上有分力,提供向心力,倾斜状态下重力在径向上也有分力,摩擦力是必不可少的.这是火车.
为什么自行车没有静摩擦力呢,因为自行车倾斜后如果与地面垂直,车轮在径向上没有运动趋势,所以不产生静摩擦力.这个题很不严密,条件太理想化了,人骑车时怎么可能保持与地面垂直呢,所以只要不垂直,就会产生径向静摩擦力.