Một người đi xe đạp vào khúc quanh nằm ngang có bán kính 16m. Hỏi vận tốc tối đa của người đó để khỏi trượt ngã. Tính góc nghiêng \(\alpha\) của người so với phương thẳng đứng khi vận tốc bằng 10,8km/h. Cho biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường k=0,1. Lấy g=10m/s2
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Người diễn viên chịu tác dụng của hai lực P → , N →
Theo định luật II Newton P → + N → = m a →
a. Chiếu theo chiều hướng vào tâm
P + N = m a h t = m . v 2 R ⇒ N = m . v 2 R − P
Muốn không bị rơi thì người đó vẫn ép lên vòng xiếc tức là
N ≥ 0 ⇒ m v 2 R − m g ≥ 0 ⇒ v ≥ g R ⇒ v ≥ 10.10 = 10 ( m / s )
Vậy vận tốc của xe đạp tối thiểu phải là 10m/s.
b. Chiếu theo chiều hướng vào tâm P cos α + N = m v 2 r
⇒ N = m v 2 r − g cos α = 60 10 2 10 − 10. cos 60 0 = 300 N
Để Ô tô không bị trượt khỏi đoạn đường đèo thì: F q t l t ≤ F m s
⇒ m v 2 r ≤ μ . N = μ . m . g
⇒ v ≤ r . μ . g = 2.0 , 8.10 = 4 m / s
⇒ v = r ω ≤ 4 ⇒ ω ≤ 4 2 = 2 r a d / s
Đáp án D
Theo định luật 2 Niu-tơn ta có:
Chú ý: Áp lực lên vòng xiếc tại điểm thấp nhất có độ lớn bằng phản lực N.
Khi vào khúc quanh người và xe nghiêng về phía tâm khúc quanh.
Người và xe chịu tác dụng của trọng lực \(\overrightarrow{P}\), phản lực đàn hồi của mặt đường \(\overrightarrow{N}\) và lực ma sát \(\overrightarrow{F_{ms}}\). ( Hợp lực \(\overrightarrow{N}\) và \(\overrightarrow{F_{ms}}\) là phản lực tổng cộng \(\overrightarrow{Q}\) của mặt đường do xe nghiêng).
Theo định luật II Niu tơn hình vẽ:
\(\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{F_{ms}}=m\overrightarrow{a}\left(1\right)\)
Chiếu phương trình (1) lên trục thẳng đứng ta có:
\(-P+N=0\rightarrow N=P\left(2\right)\)
Chiếu phương trình (1) lên trục nằm ngang ( hướng tâm) ta có:
\(F_{ms}=m\frac{v^2}{R}\left(3\right)\)
Để xe khỏi trượt lực ma sát là lực ma sát nghỉ:
\(F_{_{ }ms}\le kN=kP=kmg\left(4\right)\)
Từ (3) và (4) ta suy ra:
\(v^2\le kgR\) hay \(v\le\sqrt{kgR}=4m\text{/}s\)
Góc nghiêng \(\alpha\) của xe khi \(v=10,8m\text{/}h=3m\text{/}s\) được xác định từ hệ thức:
\(\tan\alpha\frac{F_{ms}}{P}=\frac{v^2}{gR}\approx0,06\)
Vậy \(\alpha\approx\text{arctan 0,06}\)\(\approx3^o46'\)