(Dette er et high school-niveau problem, så ingen luftmodstand osv.) En person sidder på et pariserhjul med radius $ r $ og bevæger sig med konstant hastighed. Hvad er kraften fra sædet, der virker på personen, når personen er i bunden af turen? Når personen er øverst?

Mit forsøg på en løsning:

Når personen er øverst, styrker påvirker personen er hans vægt og en lige så stor normal kraft fra sædet, der skubber ham opad. Da problemet involverer ensartet cirkulær bevægelse, skal der øverst på turen være en kraft, der trækker personen mod midten af cirklen med størrelsen $ \ frac {mv ^ 2} {r} $.

Årsagen til denne centripetale kraft skal være sikkerhedsselen på personen, der trækker ham nedad?

Når turen er i bunden, modvirker den normale kraft fra sædet begge personens vægt og anvender en centripetal kraft på $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ opad.

Centripetal force slags forvirrer mig, da min professor siger, at et bevis på det ligger uden for omfanget af kurset.

Kommentarer

  • Du kan tænke på centripetal kraft som summen af en flok radiale kræfter snarere end dens egen enkeltstående kraft. I dette tilfælde skal summen af den normale kraft, kraften fra sikkerhedsselen og tyngdekraften være en nettokraft med størrelsen $ \ frac {mv ^ 2} {r} $, der øverst på hjulet mod midten af hjulet. Bemærk, at centripetal kraft er afhængig af hastighed, hvilket betyder, at sikkerhedsselen ikke nødvendigvis behøver at udøve nogen nedadgående kraft, hvis hjulet drejer langsomt.
  • @Rations Ok. Så nettokraften, der virker på personen, når han er øverst på rattet Fs = v ^ 2/2 * m … og denne kraft består af tyngdekraften minus den normale kraft fra sædet … ikke?
  • Tyngdekraft minus den normale kraft størrelsesorden er kun sandt, når (1) personen er øverst på turen, (2) retningen, der peger mod centrum, er defineret som positivt, og (3) når du ved, at pariserhjulet bevæger sig langsomt nok til, at retningen af den normale kraft skal være modsat tyngdekraftsretningen.

Svar

Forudsat at du mener et “pariserhjul:

I et pariserhjul er $ \ frac {m * v ^ 2} {r} $ meget lille, fordi pariserhjul bevæger sig langsomt.

Også på hjulet forbliver alle biler med mennesker lodrette. Dette betyder, at tyngdekraften altid trækker nedad på mennesker, når de kører.

Så der er tre tilfælde, som du kan se på for at forklare dette:

  1. Du er øverst.

I dette tilfælde er den centripetale kraft (som kræves for at holde dig i bevægelse inden for cirklen tilvejebragt af tyngdekraften. Tyngdekraften trækker dig ned mod midten af hjulet.

  1. Du er i bunden.

I dette tilfælde er den leverede kraft en opadgående kraft tilvejebragt af metalstrukturen i hjul. Metalbjælkerne, der understøtter bilen, når den kører videre på dette tidspunkt.

  1. Du er på siden.

I i dette tilfælde tilvejebringes kraften mod midten af hjulet af en kombination af hjulets struktur (hvis du er i bunden / siden og tyngdekraften, hvis du er mere øverst)

Kommentarer

  • Ja, jeg tror, jeg forstår nu … I betragtning af at v = k = 1m / s og r = 70m … så når hjulet er ved e øverste Fc (centripetalforce) = 1/70 … så 1/70 = G-N (normal sædekraft). Så N = G-1/70
  • Højre, for en person, der vejer 100 kg, der går 1 m / s oven på et 70 m hjul, føler de 1,43N centripetal kraft og 981N tyngdekraft. Jeg redigerede også svaret for at forklare, hvor denne centripetale kraft faktisk kommer fra, selvom den er relativt ubetydelig.
  • OH ja, jeg glemte massen, da jeg beregnede den centripetale kraft, men jeg har lyst til at forstå det nu, tak.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *