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ループ・ザ・ループ

CoddyのPhysicsジャーニー「力学」セクションの一部。レッスン 79/97。

ループの頂点では、レールと重力の両方がカートを中心に向かって下向きに押します: N+mg=mv2/r\relax N + mg = mv^2/r.

最小速度では N=0\relax N = 0となり、質量が約分されます:

vmin⁡=grv_{\min} = \sqrt{g r}

これより遅いと、カートは軌道を外れてしまいます。摩擦がなく静止状態から出発する場合、スタート地点は少なくとも 2.5r\relax 2.5r の高さになければなりません。

カートを表すボールは、高さ2.5 rの曲線状の坂の頂上で静止状態から出発し、転がり下りて半径rのループを回ります。ループの頂上では速度vは左向きで、重さmgだけがボールに作用し、中心に向かって下向きに働いています

最低速度では、重力だけでカートはループの頂上を回ります。

challenge icon

チャレンジ

スタントライダーとそのオートバイの合計質量は150 kg150\ \mathrm{kg}で、ループの頂点に7 m/s7\ \mathrm{m/s}の速さで到達します。これはループを通過するためのちょうど最小の速さです。ループの半径rrを求めなさい。

自分で試してみよう

Physics diagram: path, ball, vec; arrows v

rr だけを残す

quiz icon腕試し

このレッスンには短いクイズがあります。レッスンを始めて解答し、進捗を記録しましょう。

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