(Detta är ett problem på gymnasiet, så inget luftmotstånd , etc.) En person sitter på ett pariserhjul med radien $ r $ och rör sig med konstant hastighet. Vad är kraften från sätet som verkar på personen när personen är längst ner på resan? När personen är högst upp?

Mitt försök till en lösning:

När personen är högst upp, styrkorna agerar på personen är hans vikt och en lika stor normal kraft från sätet som skjuter honom uppåt. Eftersom problemet involverar enhetlig cirkelrörelse, måste det finnas någon kraft i toppen av resan som drar personen mot centrum av cirkeln med storleken $ \ frac {mv ^ 2} {r} $.

Orsaken till denna centripetalkraft måste vara säkerhetsbältet på personen, dra honom nedåt?

När åkturen är längst ner motverkar den normala kraften från sätet personens vikt och tillämpar en centripetal kraft på $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ uppåt.

Centripetal force slags förvirrar mig eftersom min professor säger att ett bevis på det ligger utanför ramen för kursen.

Kommentarer

  • Du kan tänka på centripetal kraft som summan av en massa radiella krafter snarare än sin egen fristående kraft. I det här fallet, på toppen av hjulet, måste summan av den normala kraften, den kraft som säkerhetsbältet tillhandahåller och tyngdkraften vara en nettokraft med storleken $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ som pekar mot mitten av hjulet. Observera att centripetalkraften är beroende av hastighet, vilket innebär att säkerhetsbältet inte nödvändigtvis behöver utöva någon nedåtgående kraft om hjulet snurrar långsamt.
  • @Rations Ok. Så nettokraften som verkar på personen när han är högst upp på hjulet Fs = v ^ 2/2 * m … och den här kraften består av tyngdkraften minus den normala kraften från sätet … eller hur?
  • Gravitation minus den normala kraftens storlek är bara sant när (1) personen är längst upp på resan, (2) riktningen som pekar mot mitten har definierats som positivt, och (3) när du vet att pariserhjulet rör sig tillräckligt långsamt för att den normala kraftens riktning måste vara motsatt tyngdkraftsriktningen.

Svar

Förutsatt att du menar ett pariserhjul:

I ett pariserhjul är $ \ frac {m * v ^ 2} {r} $ mycket små, eftersom pariserhjul rör sig långsamt.

På hjulet förblir alla bilar med människor upprätt. Det betyder att tyngdkraften alltid drar nedåt på människor när de rider.

Så det finns tre fall som du kan titta på för att förklara detta:

  1. Du är högst upp.

I det här fallet tillhandahålls centripetalkraften (som krävs för att hålla dig i rörelse inom cirkeln genom tyngdkraften. Tyngdkraften drar dig ner mot mitten av hjulet.

  1. Du är längst ner.

I det här fallet är den tillhandahållna kraften en uppåtgående kraft som tillhandahålls av metallkonstruktionen i hjulet. Metallbalkarna som stöder bilen när den färdas vidare vid denna punkt.

  1. Du är på sidan.

I i det här fallet tillhandahålls kraften mot hjulets mittpunkt genom en kombination av hjulets struktur (om du befinner dig på botten / sidan och tyngdkraften om du är mer på toppen)

Kommentarer

  • Ja, jag tror att jag förstår nu … med tanke på att v = k = 1m / s och r = 70m … då när hjulet är på e topp Fc (centripetalforce) = 1/70 … så 1/70 = G-N (normal säteskraft). Så N = G-1/70
  • Rätt, för en person som väger 100 kg, går 1 m / s ovanpå ett 70 m hjul, de känner 1,43N av centripetal kraft och 981N av gravitationskraft. Jag redigerade också svaret för att förklara var denna centripetal kraft faktiskt kommer ifrån, även om den är relativt obetydlig.
  • OH ja, jag glömde massan när jag beräknade centripetal force, men jag känner att jag förstår nu, tack.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *