(Tämä on lukiotasoinen ongelma, joten ei ilmavastusta jne.) Henkilö istuu maailmanpyörällä, jonka säde on $ r $ ja joka liikkuu tasaisella nopeudella. Mikä on istuimen voima, joka vaikuttaa henkilöön, kun henkilö on matkan lopussa? Kun henkilö on huipulla?
Yritän ratkaisua:
Kun henkilö on huipulla, voimia henkilöä kohtaan vaikuttavat hänen paino ja yhtä suuri normaali voima istuimelta, joka työntää häntä ylöspäin. Koska ongelmaan liittyy tasainen pyöröliike, matkan yläosassa on oltava jokin voima, joka vetää henkilöä kohti ympyrän keskikohtaa, jonka suuruus on $ \ frac {mv ^ 2} {r} $.
Tämän keskipistevoiman syynä on oltava henkilön turvavyö vetämällä häntä alaspäin.
Kun ajo on pohjassa, istuimelta tuleva normaali voima vaikuttaa molempiin henkilön paino ja kohdistaa $ \ frac {mv ^ 2} {r} $: n keskipistevoiman ylöspäin.
Keskipakovoima hämmentää tavallaan, koska professorini mukaan todiste siitä, että se on kurssi.
Kommentit
- Voit ajatella keskiosan voimaa joukoksi säteittäisiä voimia pikemminkin kuin oman itsenäisen voimansa. Tässä tapauksessa pyörän yläosassa olevan normaalivoiman, turvavyön tarjoaman voiman ja painovoiman summan on oltava nettovoima, jonka suuruus on $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ kohti pyörän keskiosaa. Huomaa, että keskisuuntainen voima riippuu nopeudesta, mikä tarkoittaa, että turvavyötä ei välttämättä tarvitse käyttää alaspäin suuntautuvaa voimaa, jos pyörä pyörii hitaasti.
- @Ration Ok. Joten nettovoima, joka vaikuttaa henkilöön, kun hän on pyörän kärjessä Fs = v ^ 2/2 * m … ja tämä voima koostuu painovoimasta, josta on vähennetty istuimelta tuleva normaali voima … eikö?
- Painovoima miinus normaalivoiman suuruus on totta vain, kun (1) henkilö on ajon kärjessä, (2) keskustaa kohti osoittava suunta on määritelty positiivinen, ja (3) kun tiedät, että maailmanpyörä liikkuu riittävän hitaasti, että normaalin voiman suunnan on oltava vastakkainen painovoiman suuntaan.
Vastaa
Olettaen, että tarkoitat ”maailmanpyörää”:
Maailmanpyörässä $ \ frac {m * v ^ 2} {r} $ on hyvin pieni, koska maailmanpyörät liikkuvat hitaasti.
Lisäksi pyörässä kaikki autot, joissa on ihmisiä, pysyvät pystyssä. Tämä tarkoittaa, että painovoima vetää ihmisiä aina alaspäin heidän ajon aikana.
Voit siis selittää tämän kolme asiaa:
- Sinä ovat tässä yläreunassa.
Tässä tapauksessa keskipakovoima (jota tarvitaan pitämään sinut liikkumattomana ympyrän sisällä) saadaan painovoiman avulla. Painovoima vetää sinut alas pyörän keskiosaa kohti.
- Olet alareunassa.
Tässä tapauksessa tarjottu voima on ylöspäin suuntautuva voima, joka saadaan Pyörät. Metallipalkit, jotka tukevat autoa kulkiessaan pitkin tätä kohtaa.
- Olet sivussa.
tällöin pyörän keskiosaa kohti suuntautuva voima saadaan yhdistämällä pyörän rakenne (jos olet pohjassa / sivulla ja painovoima, jos olet enemmän yläosassa)
Kommentit
- Joo, luulen ymmärtävänni nyt … Ottaen huomioon, että v = k = 1m / s ja r = 70m … silloin kun pyörä on e Ylä Fc (keskipakovoima) = 1/70 … joten 1/70 = G-N (istuimen normaali voima). Joten N = G-1/70
- Oikea, 100 kg painavalle henkilölle, joka kulkee 1 m / s 70 m pyörän päällä, hän tuntee 1,43 N keskiosan voimaa ja 981 N painovoimaa. Muokkasin vastausta myös selittääkseen, mistä tämä keskisuuntainen voima tosiasiallisesti tulee, vaikka se onkin suhteellisen merkityksetön.
- OH joo, unohdin massan, kun laskin keskivoiman voiman, mutta minusta tuntuu ymmärtävän nyt, kiitos.