2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 20:24 


29/12/18
40
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 20:30 
Экс-модератор
Аватара пользователя


23/12/05
11026
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 20:43 


29/12/18
40
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:27 
Аватара пользователя


27/02/12
2735
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. :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:39 
Аватара пользователя


20/07/18
135
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:45 
Аватара пользователя


27/02/12
2735
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:50 


29/12/18
40
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:52 
Аватара пользователя


20/07/18
135
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:55 


29/12/18
40
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:56 
Аватара пользователя


27/02/12
2735
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
3712
ФТИ им. Иоффе СПб
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 21:59 


29/12/18
40
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 22:00 
Экс-модератор
Аватара пользователя


23/12/05
11026
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 22:00 
Аватара пользователя


27/02/12
2735
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Силы при движении мотоцикла в сферическом манеже
Сообщение02.01.2019, 22:01 
Аватара пользователя


20/07/18
135
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?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 71 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: Jnrty, whiterussian, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, photon, Aer, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group