DYNAMIC ,, online fizika, megoldott gyakorlatok
dN3.13. Miért hajlik meg a kerékpár, a motorkerékpár vagy bármely más kétkerekű hiba, amikor kanyarodunk? És miért hajlik meg a kerékpár, amikor a lovas hajlik? Miért nem esik le, ha a kerékpáros hajlik a kanyarodás közben? A motorosnak meg kell-e fordítania a kormányt a kerék forgatásához, vagy elég-e nekik hajolni?
A problémában 1.47 Ebben az útmutatóban elmagyaráztam a kerékpáros-szerelvény hajlított szöge közötti kapcsolatot kanyarodáskor. Ezzel a gyakorlattal el kell kezdenie ezt a tanulmányt. Ebben egy egyszerű megközelítést tettünk, amely ötletes megfontolásokon alapult, feltételezve, hogy a mobil pontos test volt. Bár ettől kezdve sok választ találunk a ferde görbe problémájára. nem találunk mindent.
Ebben az állásfoglalásban a kerékpáros és kerékpárját kerékpárnak tekintjük, vagyis kiterjedt és merev testként. Bár egy kicsit nehezebb (nem sokkal), képesek leszünk több választ találni erre a rejtélyes és vonzó jelenségre.
Nos, oldjuk meg a problémát anélkül, hogy bármi újat kitalálnánk, általános, klasszikus és inerciális mechanikánkkal, apostoli és római taneszközeinkkel. Hármat csináltam DCL-ek amelyek ugyanazt a helyzetet képviselik, egy pillanat alatt a kerékpáros görbéje alatt, mint a fotón. A DCL 1 az, amely a legpontosabban képviseli a valós helyzetet.
A kerékpáros készlet súlya, , hogy mint mindig függőleges, és a mobilt kiterjedt testnek tekintve, a tömeg- vagy a súlypontra hat, G.
És van egy második erő, amely a padló reakciója, R, amely érintkezési erő és amely természetesen a kontaktpontra hat, NAK NEK. Címe R illeszkedik a kerékpáros hajlásszögéhez, amely szöget képez α a függőlegessel. Lehet, hogy ez nem tűnik nyilvánvalónak és érdemes demonstrációra, és a végén megteszem.
A DCL 2 nagyon hasonlít a 1. Az egyetlen különbség az, hogy átvittem az erőt R mozgatva a cselekvési vonalán. Ez egy jól ismert, egyszerű és érvényes vektorművelet olyan merev testek számára, mint például a mobilunk (bizonyos rugalmasságot fenntartunk a kerékpáros számára, hogy babérokat vegyen). Ez a vektorművelet azon alapul, hogy megértsük, mi a merev test, és mindenekelőtt a tapasztalaton.
A művelet érdekessége, hogy egy adott testület (probléma 1.47), mivel csak két erő létezik. És egyidejűek! Ennek a műveletnek az a hátránya, hogy nem engedi megválaszolni, miért nem esik le a kerékpáros. Tehát térjünk vissza és térjünk vissza R alkalmazási pontján, NAK NEK.
A DCL érdekesebb az 3, mert olyan jelenségek elé állít minket, amelyek felfedik a fizikusokat (nem a kerékpárosokat), és amelyek választ érdemelnek.
Ha lebontjuk a padló reakcióját függőleges (megfelelő tartó) és vízszintes (súrlódás) komponensekre - amiket én hívtam Y Roz illetőleg - bepillantást engedünk a fizikusokat felidegesítő fő és paradox konfliktusba.
Az erősségek Y párhuzamosak, azonos modulusúak és ellentétes irányúak. Ezt a típusú konfigurációt hívják vagy kapcsolják össze, és ez nagyon fontos a mechanikában. Nyilvánvaló, hogy ez egy olyan nyomatékot, fordulatot okoz, ebben az esetben negatív (a jelek konvenciónk szerint), amely hajlamos arra, hogy a szegény versenyző leessen. Mi az, ami ellentétes fordulatot nyomtat? Mi akadályozza meg a lovas esését?
Megadom a választ: ami az ellenkező irányú nyomatékot generálja, az a súrlódás, Roz, ettől a kerékpáros nem esik le. Látni fogja, hogy nem ébren kellett tartani. Menjünk a gyakorlatok megoldására. Mint minden kiterjesztett testben, nálunk is a 2. lesz. Newton törvénye és a pillanatok összege is nullát fog érni.
ΣFc = m ac → R sin α = m v²/ r → Roz = m v²/ r
YFy = m ay → R cos α - P = 0 → N - P = 0 → N = P
ΣM G = 0 → M G + M G R = 0
Hagyjuk egy ideig az utolsót (a pillanatok egyikét). A centripetális gyorsulást annak megfelelőjére cseréltem, v²/ r, ahol r a görbe sugara és v a kerékpáros sebessége (sebességmodulja). Most mindent beleteszünk az algebrai turmixgépbe, hátha megjelenik valami érdekes. Ha tagot osztunk tagra, akkor az első két egyenlet megmarad: