Естественные науки
Почему тело в мёртвой петле не падает?
Давно уже интересно, а почему в верхней точке мёртвой петли тело не падает, ведь все силы направлены вниз?
Оно конечно, в инерциальной системе отсчёта нет сил инерции. Да и откуда им взяться-то - в ИНЕРЦИАЛЬНОЙ системе отсчёта? :)
Однако Владимир на вопрос-то не ответил :)
Тело в верхней точке петли не падает только потому, что обладает начальным импульсом, достаточным для прохождения этой самой мёртвой петли. Если бы начальный импульс был мал, тело упало бы вниз, не достигнув верхней точки. Баланс же сил - штука правильная и полезная, этот баланс позволяет определить минимальное значение импульса, достаточное для достижения верхней точки петли:
pmin = m * vmin, где vmin^2 = g * R.
Однако Владимир на вопрос-то не ответил :)
Тело в верхней точке петли не падает только потому, что обладает начальным импульсом, достаточным для прохождения этой самой мёртвой петли. Если бы начальный импульс был мал, тело упало бы вниз, не достигнув верхней точки. Баланс же сил - штука правильная и полезная, этот баланс позволяет определить минимальное значение импульса, достаточное для достижения верхней точки петли:
pmin = m * vmin, где vmin^2 = g * R.
Andrey Tseva
Я и не ставил своей целью дать "решение" этой задачи -это противоречит политике проекта "ответов" в отношении школьных задач. Разобрать физическую сторону процесса, дать аправление мысли для решения, предостеречь от ошибок - вот какую цель я преследовал. А вот Ваше "решение", не отвечая никак на вопрос «а почему, собственно, некая минимальная скорость обеспечивает прохождение петли?» - только запутывает, и, по существу, таково: "масло масляное, потому что оно масляное масло". Настоящее объяснение дал (не прибегая «к двусмысленному понятию «центробежной силы»), Я.И.Перельман в «Занимательной физике, кн. 2», 1932. С.51-54; 64-65 и рис.32. При рассмотрении вращения ведерка с водой он пишет:" Если в ведре сделать отверстие, то, не будь силы тяжести, струя по инерции направилась бы по касательной АК к окружности АВ. Тяжесть же заставляет струю снижаться и описывать параболу АР. Если скорость достаточно велика, эта кривая расположится вне окружности АВ и вода не выливается"... и т.д.
центробежная сила направлена вверх
Владимир Чигин
34 914
Andrey Tseva
Центробежная сила - это сила инерции, которой НЕТ в инерциальной системе отсчета и которую вводят при переходе из инерциальной системы отсчёта в соответствующим образом вращающуюся неинерциальную. Это неоправданно запутывает решение данной задачи. Школьные задачи все решаются в инерциальной системе.
Направление равнодействующей всех сил ( только без «центробежных» сил – см.мой комментарий к предыдущему ответу) и скорости движения (и траектории) далеко не всегда совпадают. У нас - как раз случай несовпадения.
Для верхней точки петли воспользуемся вторым законом Ньютона в проекции на ось Y направленную вдоль радиуса к центру петли:
ma = mg + N,
m – масса тела
a – центростремительное ускорение
N – сила реакции опоры (обода)
v – скорость тела
R – радиус петли.
В предельном случае прохождения петли N – сила реакции опоры (обода) =0, a = v2/R = g
Как раз тело в верхней точке ПАДАЕТ с ускорением g, т.к. движется только под действием силы тяжести.
Если бы петля в верхней точке обрывалась, то далее движение было бы по параболе с начальной скоростью v (горизонтально направлена) – т.е. "падение" продолжалось бы.
силы в мертвой петле:
в инерциальной системе - никаких "центробежных" сил НЕТ!
Для верхней точки петли воспользуемся вторым законом Ньютона в проекции на ось Y направленную вдоль радиуса к центру петли:
ma = mg + N,
m – масса тела
a – центростремительное ускорение
N – сила реакции опоры (обода)
v – скорость тела
R – радиус петли.
В предельном случае прохождения петли N – сила реакции опоры (обода) =0, a = v2/R = g
Как раз тело в верхней точке ПАДАЕТ с ускорением g, т.к. движется только под действием силы тяжести.
Если бы петля в верхней точке обрывалась, то далее движение было бы по параболе с начальной скоростью v (горизонтально направлена) – т.е. "падение" продолжалось бы.
силы в мертвой петле:
в инерциальной системе - никаких "центробежных" сил НЕТ!
Похожие вопросы
- почему тело продолжает падать если сила сопротив-я воздуха сравнивается с силой тяжести?
- Почему тела падают на Землю? Куда исчезает пространство между Землей и падающим телом с течением времени?
- Почему тела с разной массой падают на землю с одинаковым ускорением, а га земле почему-то тяжелое тело двигать тяжелее?
- Почему тело массой 5 кг падает быстрее чем тело массой 1 кг???
- Почему тела в миллион тонн и пять килограмм падают на землю с одинаковым ускорением?
- Почему тела различной массы имеют одинаковое ускорение при сближении с эемлей?
- Почему тело падает на Землю с ускорением a
- Почему тела с большей плотностью тонут в воде, а с меньшей плотностью (меньше плотности воды) всплывают?
- Тело в 100 кг будет падать быстрее 50 кг? А если из самолёта прыгнут 2 человека по 50 кг (продолжение в пояснении...)
- Почему в водородной плазме электроны не падают на протоны?