如果一个物体在圆弧轨道上运动,那圆弧对它的压力方向是不是一定会指向圆心,会不会有可能是沿着接触点与

圆心的连线方向而指向圆外?为什么?

不会指向外侧的。
我们假设物体只受到圆弧轨道的力。这样的话,从最后结果来看,物体的运动轨迹是拐向内侧的,所以其加速度一定是指向内侧的。而圆弧轨道是唯一可以提供力的装置,所以给予的力一定是指向圆心的(或者你可以想象如果物体受到的是一个指向外侧的力物体一定是远离圆心运动)。
但是,有其他力参与的情况下,圆弧可能会给物体指向圆心的力。
只举一个例子:假设圆形光滑轨道是竖直放置的,轨道上有一小环。当小环在最高点的运动速度不是很大的时候(即小于一个临界速度,这个临界速度是可以求的,是根号下Rg,R是轨道半径),在小环运动到轨道底部的时候,轨道给小环的力是指向圆心的;而小环运动到轨道顶部时,轨道给小环的力是指向外侧的(如果想不清楚可以再问我)。
总之,一个物体在做圆周运动(不是圆周运动也可以),其加速度一定是指向圆心一侧的(不一定正好是圆心,比方说小环在外力的驱使下在圆形轨道上做变速率运动),所以受到的合外力一定是指向圆心一侧的。如果物体不是做正好的圆周运动,那么其受力应该是指向其瞬心一侧的(关于两侧的划分,我是指的以物体此刻运动速度所在直线划分为两侧)。追问

"而小环运动到轨道顶部时,轨道给小环的力是指向外侧的",如果是这样的话为什么临界速度会是根号GR?据我所知,这个临界速度的条件不是向心力为mg的情况下吗?
我后来想了一下我觉得不会指向外侧的原因是不是因为弹力总是指向受力物体的呢

追答

对啊,向心力正好由重力提供,所以mg=mv^2/R所以v就是根号下Rg
在物体到达顶端时的运动速度小于这个速度时,圆环就给向外的力,为了抵消一部分重力提供合适的向心力。

弹力确实总是指向受力物体,但是好像和内侧外侧并没有什么关系。因为这个模型下我们认为物体只是一个质点,而且和施力物体接触的,所以从这一点看出力指向什么方向好像不太可行。

追问

那这样子的话岂不是在最高点速度为0都可以了?用压力和重力抵消的话
有这样一道题,一个物体以速度v沿着光滑斜面向上运动到h时速度刚好为0,那它以相同的速度沿着光滑的半径为h/2的轨道运动的话能到达h吗

追答

是这样的啊,你可以想象我把小环在最高点静止。如果此时又一个微扰小环就回沿一侧滑下。在圆环很光滑的情况下(也就是不考虑摩擦力)由于能量守恒小环会从另一侧回到圆环顶端,而且到达顶端的时刻速度恰好为0。此时小环受到的合外力为0,即一个mg向下的重力和一个mg向上的支持力。

你刚刚举的那个题,这要看这个物体在轨道上会不会掉下来了。如果轨道限制得很好,物体不会掉下来,那么就可以;如果轨道限制得不好,比如说是一条柔软的h/2的线拴着物体那就不行。

追问

我注意到你刚才说的好像一直是小环,但是我举的例子里是小球,如果是小球的话轨道的压力还有可能是指向外侧的吗

追答

其实我不是很清楚小球是怎么固定在轨道上的。如果轨道只是一个凹槽的话,这就相当于一条细线拴着小球;如果轨道是那种封闭的圆环(筒)的话就相当于我说的小环。分歧点在于轨道能不能(有没有可能)给物体提供一个向外侧的力。
(我不知道现在百度知道是不是还限制追问数量了,如果还是有问题可以私信我)

追问

就是我在想如果这道题轨道的压力能够指向外侧的话那小球是完全有可能到达H的吧

追答

当然可以啦,因为能量守恒啊

追问

但是答案是不可以啊,所以轨道的压力应该只能指向圆心吧

追答

如果这道题“一个物体以速度v沿着光滑斜面向上运动到h时速度刚好为0,那它以相同的速度沿着光滑的半径为h/2的轨道运动的话能到达h吗”答案是不可以的话,那么他的轨道应该是那种开放式的,就是小球会掉下来的那种(也就是轨道给的力只能指向圆心的)。

追问

我觉得是不是如果是小球的话那轨道的压力就是指向圆心的,如果是你说的小环的话就都有可能?

追答

差不多。不过小球的话,如果是一根轻的硬杆顶端固定的小球也是可以提供向外侧的力的,或者是我之前说的这种轨道的也可以:

追问

这张图是上下壁都有的对吗

追答

对的~

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