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Der Looping

Teil des Abschnitts Mechanik der Physics-Journey von Coddy. Lektion 79 von 97.

Am höchsten Punkt einer Schleife drücken sowohl die Bahn als auch die Gewichtskraft den Wagen nach unten, zum Mittelpunkt hin: N+mg=mv2/r\relax N + mg = mv^2/r.

Bei der Mindestgeschwindigkeit gilt N=0\relax N = 0, und die Masse kürzt sich heraus:

vmin⁡=grv_{\min} = \sqrt{g r}

Bei noch geringerer Höhe verlässt der Wagen die Bahn. Damit er ohne Reibung aus dem Ruhezustand startet, muss der Startpunkt mindestens 2.5r\relax 2.5r hoch liegen.

Eine Kugel, die den Wagen darstellt, startet aus dem Ruhezustand oben auf einer 2.5 r hohen gekrümmten Rampe, rollt hinunter und durchfährt eine Schleife mit dem Radius r. Am höchsten Punkt der Schleife zeigt ihre Geschwindigkeit v nach links, und nur ihre Gewichtskraft mg wirkt auf sie und zeigt nach unten zum Mittelpunkt

Bei der Mindestgeschwindigkeit zieht allein die Gewichtskraft den Wagen um den höchsten Punkt der Schleife.

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Aufgabe

Eine Stuntfahrerin und ihr Motorrad mit einer gemeinsamen Masse von 150 kg150\ \mathrm{kg} erreichen den höchsten Punkt einer Loopingbahn mit 7 m/s7\ \mathrm{m/s}, genau der Mindestgeschwindigkeit für die Loopingbahn. Bestimme den Radius rr der Loopingbahn.

Probier es selbst

Physics diagram: path, ball, vec; arrows v

rr isolieren

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