DYNAMIC ,, онлайн физика, решени упражнения
dN3.13. Защо велосипедът, мотоциклетът или която и да е друга двуколесна буболечка се накланя, когато вземем крива? И защо моторът се огъва, когато мотоциклетистът се наклони? Защо, ако велосипедистът се наведе, докато прави завоя, той не пада? Трябва ли мотоциклетистът да завърти кормилото си, за да завърти мотора, или е достатъчно за тях да се облегнат?
В проблема 1.47 В това ръководство обясних връзката между ъгъла на наклона на мотора с мотоциклет при завиване. Трябва да започнете това проучване с това упражнение. В него направихме прост подход, основан на гениалното съображение, като приехме, че мобилният телефон е точен. Въпреки че от този момент намираме много отговори на проблема с наклонената крива. не можем да намерим всички.
В тази резолюция ще разгледаме велосипедиста и неговия мотор като велосипедист с неговия велосипед, тоест като обширно и твърдо тяло. Макар и малко по-трудно (не много), ще можем да намерим повече отговори на това загадъчно и привлекателно явление.
Е, нека решим проблема, без да измисляме нищо ново, с нашите общи, класически и инерционни механики, апостолски и римски инструменти за курс. Направих три DCL които представляват същата ситуация, миг по време на кривата на велосипедиста, както на снимката. The DCL 1 е тази, която най-вярно представя реалната ситуация.
Теглото на комплекта мотоциклетист, , че както винаги е вертикално и считайки подвижното за обширно тяло, действа върху центъра на масата или гравитацията, G.
И има втора сила, която е реакцията на пода, R, която е контактна сила и която действа, разбира се, върху контактната точка, ДА СЕ. Адресът на R съвпада с наклона на велосипедиста, който образува ъгъл α с вертикалата. Това може да не изглежда очевидно и достойно за демонстрация и ще го направя накрая.
The DCL 2 е много подобен на 1. Единствената разлика е, че прехвърлих силата R премествайки го по неговата линия на действие. Това е добре известна, проста векторна операция и важи за твърди тела като нашия мобилен (ще запазим известна гъвкавост за велосипедиста, за да може той да вземе малко лаври). Тази векторна операция се основава на нашето разбиране за това какво е твърдо тяло и най-вече на опита.
Интересното при тази операция е, че тя ни насочва към резолюцията, направена при разглеждането на конкретен орган (проблем 1.47), тъй като има само две сили. И те са едновременни! Недостатъкът на тази операция е, че тя не ни позволява да отговорим защо велосипедистът не пада. Така че нека се върнем и да се върнем на R в момента на приложението му, ДА СЕ.
The DCL по-интересно е 3, защото ни поставя пред явления, които разкриват физиците (а не велосипедистите) и които заслужават отговор.
Ако разложим реакцията на пода на неговите вертикални (правилна опора) и хоризонтални (триене) компоненти - които аз нарекох н Y. Роз съответно - зърваме основния и парадоксалния конфликт, който разстройва физиците.
Силните страни Y. н те са успоредни, с еднакъв модул и обратна посока. Този тип конфигурация се нарича или свързва и е много важен в механиката. Очевидно е, че причинява въртящ момент, обрат, в този случай отрицателен (според нашата конвенция на знаците), който има тенденция да накара лошия ездач да падне. Какво отпечатва обратен обрат? Какво пречи на ездача да падне?
Ще ви дам отговор: това, което генерира въртящ момент в обратна посока, е триенето, Роз, което кара велосипедиста да не пада. Ще видите, че не е трябвало да се държи буден. Нека да преминем към решението на упражненията. Както във всяко удължено тяло, ние ще имаме 2-ро. Законът на Нютон, а също и сумата от моменти ще бъдат на стойност нула.
ΣFc = m ac → R sin α = m v²/ r → Roz = m v²/ r
ΣFy = m ay → R cos α - P = 0 → N - P = 0 → N = P
ΣM G = 0 → M G + M G R = 0
Нека оставим последния (този на моментите) за известно време. Замених центростремителното ускорение с еквивалента му, v²/ r, където r е радиусът на кривата и v е скоростта (модул на скоростта) на велосипедиста. Сега поставяме всичко в алгебричния блендер, за да видим дали се появява нещо интересно. Ако разделим член на член, първите две уравнения остават: