(Il sagit dun problème de niveau secondaire, donc pas de résistance à lair , etc.) Une personne est assise sur une grande roue de rayon $ r $ se déplaçant à vitesse constante. Quelle est la force exercée par le siège sur la personne lorsque celle-ci est en bas du manège? Quand la personne est en haut?
Ma tentative de solution:
Quand la personne est en haut, les forces agissant sur la personne sont son poids et une force normale tout aussi importante du siège qui la pousse vers le haut. Puisque le problème implique un mouvement circulaire uniforme, au sommet du manège, il doit y avoir une certaine force tirant la personne vers le centre du cercle de magnitude $ \ frac {mv ^ 2} {r} $.
La cause de cette force centripète doit être la ceinture de sécurité sur la personne, la tirant vers le bas?
Lorsque le trajet est en bas, la force normale du siège contrecarre la poids de la personne et applique une force centripète de $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ vers le haut.
La force centripète me déroute un peu puisque mon professeur en dit quune preuve dépasse la portée de le cours.
Commentaires
- Vous pouvez considérer la force centripète comme la somme dun groupe de forces radiales plutôt que comme sa propre force autonome. Dans ce cas, en haut de la roue, la somme de la force normale, de la force fournie par la ceinture de sécurité et de la force gravitationnelle doit être une force nette de magnitude $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ pointant vers le centre de la roue. Notez que la force centripète dépend de la vitesse, ce qui signifie que la ceinture de sécurité na pas nécessairement besoin dexercer une force vers le bas si la roue tourne lentement.
- @Rations Ok. Donc la force nette agissant sur la personne lorsquelle est en haut de la roue Fs = v ^ 2/2 * m … et cette force est constituée de la gravité moins la force normale du siège … nest-ce pas?
- La gravité moins la magnitude de la force normale nest vraie que lorsque (1) la personne est au sommet de la course, (2) la direction pointant vers le centre a été définie comme positive, et (3) lorsque vous savez que la grande roue se déplace suffisamment lentement pour que la direction de la force normale soit opposée à la direction de la gravité.
Réponse
En supposant que vous parlez dune « grande roue »:
Dans une grande roue, $ \ frac {m * v ^ 2} {r} $ est très petites, car les grandes roues se déplacent lentement.
De plus, sur le volant, toutes les voitures avec des personnes restent debout. Cela signifie que la force de gravité tire toujours vers le bas les gens lorsquils roulent.
Il y a donc trois cas que vous pouvez examiner pour expliquer cela:
- Vous sont en haut.
Dans ce cas, la force centripète (qui est nécessaire pour vous maintenir en mouvement dans le cercle est fournie par la gravité. La gravité vous tire vers le centre de la roue.
- Vous êtes en bas.
Dans ce cas, la force fournie est une force vers le haut fournie par la structure métallique du roue. Les poutres métalliques qui soutiennent la voiture pendant quelle se déplace à cet endroit.
- Vous êtes sur le côté.
In dans ce cas, la force vers le centre de la roue est fournie par une combinaison de la structure de la roue (si vous êtes en bas / côté, et de la gravité si vous êtes plus en haut)
Commentaires
- Ouais je pense que je comprends maintenant … Étant donné que v = k = 1m / s et r = 70m … alors quand la roue est au th e haut Fc (force centripète) = 1/70 … donc 1/70 = G-N (force normale du siège). Donc N = G-1/70
- Bon, pour une personne pesant 100kg, allant 1 m / s sur une roue de 70m, ils ressentent 1,43N de force centripète, et 981N de force gravitationnelle. Jai également édité la réponse pour expliquer doù vient réellement cette force centripète, même si elle est relativement insignifiante.
- OH ouais jai oublié la masse quand jai calculé la force centripète, mais jai limpression de comprendre maintenant, merci.