Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже

[Viatcheslav2]

Здравствуйте.
Когда я был ребенком, одним из популярных представлений была поездка каскадёра на мотоцикле внутри сферы, сконструированной из металлических прутьев. Мотоциклист при этом двигался во-всех направлениях как по-внутреннему экватору и параллелях, так и по-разным внутренним меридианам, оказываясь при этом как под углом в 90 градусов по-отношению к земной поверхности, так и вверх ногами.
Не могли бы вы описать, какие силы действуют на мотоциклиста в этих случаях, особенно в верхней точке сферы, так как все известные силы работают против него, то есть и сила тяжести, и центростремительное ускорение и сила реакции опоры направлены вертикально вниз. Какая же сила не дает ему упасть? Насколько я понимаю, мотоцикл движется даже без линейного ускорения; только с центростремительным.
О центробежной силе мы слышали с дошкольных лет, но в учебниках по-физике (например в Кикоин И.К. Кикоин А.К. Физика, учебное пособие для 8 класса, 1973, по-которому я учился) она не упоминается и в расчет не принимается. Если она действительно центробежная, т.е. направлена из центра, то как она взаимодействует с силой центростремительного ускорения и почему они друг друга взаимно не компенсируют?

[photon]

Viatcheslav2 в сообщении #1365448 писал(а):

О центробежной силе мы слышали с дошкольных лет, но в учебниках по-физике (например в Кикоин И.К. Кикоин А.К. Физика, учебное пособие для 8 класса, 1973, по-которому я учился) она не упоминается и в расчет не принимается.

А вы погуглите, поищите, что это за сила такая и где применяется, а то бытовое дошкольное представление может сильно не совпадать с насамомделом.

[Viatcheslav2]

Да, я, конечно, погуглил, да и не один раз, поэтому не стал сюда моё гугление и огуглённые познания включать, так как ответы противоречивы, а мне хотелось бы знать один настоящий.

[miflin]

Viatcheslav2 в сообщении #1365448 писал(а):

Не могли бы вы описать, какие силы действуют на мотоциклиста в этих случаях, особенно в верхней точке сферы,

Считая, что мотоциклист движется с постоянной по величине скоростью, и пренебрегая трением, из главных сил следует
упомянуть две: сила тяжести и сила реакции опоры.
Скорость мотоцикла такова, что если убрать сферу в любой момент, траектория мотоцикла выйдет за пределы сферы,
но последняя (вкупе с силой тяжести) не дает мотоциклу двигаться свободно, прямолинейно, и искривляет его траекторию,
создает центростремительную силу.

Viatcheslav2 в сообщении #1365448 писал(а):

О центробежной силе

Пока не освоите динамику вращательного движения, лучше не заморачивайтесь с этой силой.

[Guvertod]

Центробежная сила появляется при переходе к описанию в неинепциальной системе отсчета. В инерциальной никаких сил, кроме тяжести и реакции нет.

-- 02.01.2019, 21:43 --

Эти силы входят в второй закон ньютона и векторно приравниваются к ускорению мотоциклиста на массу , которое при таком движении оказывается ненулевым и направлено к центру. Чтобы понять эио, надо изучить кинематику и динамику по учебнику за 9 класс.

[miflin]

Guvertod в сообщении #1365464 писал(а):

Центробежная сила

Иногда центробежной силой называют (для данного случая) силу, с которой мотоцикл действует на сферу.
Но поскольку сфера жестко связана с Землей, то ц.с. погоды не делает. Нужна только для расчета прочности сферы.

[Viatcheslav2]

Ну почему же не освоил?
В школьном понимании освоил - квадрат скорости деленный на радиус; реборда, наклон хоккеиста и велосипедиста - все это мы проходили.
Почему он не падает, если центростремительное ускорение, сила реакции опоры и сила тяжести направлены в одну сторону, вот чего я не могу понять.
Какая сила компенсирует все вышеперечисленные и тянет его вверх.

[Guvertod]

Квадрат скорости на радиус - это ускорение, а не сила, которое домноженное на массу приравнивается к суммарной силе, а не складывается (в ИСО нет подобной силы!), вот чего вы не можете понять.

[Viatcheslav2]

Guvertod в сообщении #1365464 писал(а):

Центробежная сила появляется при переходе к описанию в неинепциальной системе отсчета. В инерциальной никаких сил, кроме тяжести и реакции нет.

-- 02.01.2019, 21:43 --

Эти силы входят в второй закон ньютона и векторно приравниваются к ускорению мотоциклиста на массу , которое при таком движении оказывается ненулевым и направлено к центру. Чтобы понять эио, надо изучить кинематику и динамику по учебнику за 9 класс.

Ну, мы это учили в восьмом, а не в девятом. А ускорения у мотоциклиста-то и нет; по-крайней мере, линейного нет. Если бы оно было, то оно бы вышло за пределы ресурсов очень быстро, т.е. мотоциклист на протяжении всего представления должен был бы только ускоряться; а ну, десять минут поускоряйся без перерыва.

[miflin]

Viatcheslav2 в сообщении #1365468 писал(а):

Почему он не падает, если центростремительное ускорение, сила реакции опоры и сила тяжести направлены в одну сторону, вот чего я не могу понять.
Какая сила компенсирует все вышеперечисленные и тянет его вверх.

Тянет его вверх набранная скорость. Как камень, брошенный вверх. И если бы в вершине сферы было отверстие,
мотоцикл вылетел бы наружу. А сфера и сила тяжести удерживают его. Сообщают ему центростремительное ускорение.

[amon]

Viatcheslav2 в сообщении #1365468 писал(а):

Почему он не падает, если центростремительное ускорение, сила реакции опоры и сила тяжести направлены в одну сторону, вот чего я не могу понять.

Возьмите веревку, привяжите на ее конец что-нибудь тяжелое, покрутите в вертикальной плоскости и поразмышляйте, почему это тяжелое не падает вниз в верхней точке, где натяжение веревки и сила тяжести направлены вниз. Результатами размышлений поделитесь, мы похихикаем, но поможем.

[Viatcheslav2]

Guvertod в сообщении #1365470 писал(а):

Квадрат скорости на радиус - это ускорение, а не сила, которое домноженное на массу приравнивается к суммарной силе, а не складывается (в ИСО нет подобной силы!), вот чего вы не можете понять.

Ну конечно, помноженнаya на массу; F = ma; но потом-то эта сила куда направлена? Вниз. Так почему же он не падает?

[photon]

Viatcheslav2 в сообщении #1365468 писал(а):

Ну почему же не освоил?

Потому что если бы освоили, то не было бы таких вопросов.

Viatcheslav2 в сообщении #1365468 писал(а):

Какая сила компенсирует все вышеперечисленные и тянет его вверх.

А какая "сила тянет вверх" Луну, что она не падает на Землю?

[miflin]

Viatcheslav2 в сообщении #1365472 писал(а):

А ускорения у мотоциклиста-то и нет;

Вот не дается многим тот факт, что изменение скорости по направлению с сохранением модуля -
тоже ускоренное движение. И тоже требует силы.

[Guvertod]

Viatcheslav2
Давайте поэтапно:
1) Каким законом описывается движение в ИСО ? Можете его написать и пояснить, что туда входит? Подробно.
2) Какое ускорение имеет точкк, движущаяся по окружности с постоянной по модулю скоростью? А если с переменной, то что изменится?
3)... понятно, что происходит с мотоциклом?