Вопрос задан 14.11.2024 в 12:16. Предмет Физика. Спрашивает Солтис Вероніка.

Велосипедист движется со скорость 18 км/ч. Каков коэффициент трения, если предельный угол наклона велосипедиста к дороге 60 градусов? Какого наименьшего радиуса окружность он может описать на горизонтальном участке? Срочно, с объяснением!

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Коршиков Никита.

Для решения этого вопроса нужно использовать законы физики, связанные с динамикой движения по окружности и трением. Разберём его шаг за шагом.

Часть 1: Коэффициент трения

Когда велосипедист наклоняется при повороте, угол наклона связан с силами, которые действуют на него: это центростремительная сила, сила тяжести и сила трения. Важно помнить, что велосипедист может удерживаться на дороге благодаря трению между покрышками велосипеда и дорожным покрытием. Предельный угол наклона (в данном случае 60 градусов) — это максимальный угол, при котором велосипедист может сохранять устойчивость, не соскальзывая.

Коэффициент трения μ\mu можно найти, используя следующее соотношение:

tan(θ)=μ\tan(\theta) = \mu

где:

  • θ\theta — предельный угол наклона,
  • μ\mu — коэффициент трения.

У нас дано: θ=60\theta = 60^\circ. Подставляем в формулу:

tan(60)=μ\tan(60^\circ) = \mu

Так как tan(60)=3\tan(60^\circ) = \sqrt{3}, получаем:

μ=31,73.\mu = \sqrt{3} \approx 1{,}73.

Таким образом, коэффициент трения составляет приблизительно 1,73.

Часть 2: Наименьший радиус окружности

Теперь разберёмся с наименьшим радиусом окружности, который может описать велосипедист. Для этого воспользуемся формулой для центростремительного ускорения:

aц=v2ra_{\text{ц}} = \frac{v^2}{r}

где:

  • vv — скорость велосипедиста,
  • rr — радиус окружности,
  • aцa_{\text{ц}} — центростремительное ускорение.

Центростремительное ускорение обеспечивается силой трения, поэтому максимальное значение этого ускорения можно выразить через коэффициент трения:

aц=μga_{\text{ц}} = \mu g

где gg — ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²).

Теперь соединим две формулы:

v2r=μg\frac{v^2}{r} = \mu g

Выразим радиус:

r=v2μgr = \frac{v^2}{\mu g}

Скорость велосипедиста дана в километрах в час, 18 км/ч. Переведём её в метры в секунду:

v=18×10003600=5м/сv = \frac{18 \times 1000}{3600} = 5 \, \text{м/с}

Теперь подставим известные значения в формулу для радиуса:

r=521,73×9,8=2516,9541,47м.r = \frac{5^2}{1{,}73 \times 9{,}8} = \frac{25}{16{,}954} \approx 1{,}47 \, \text{м}.

Ответы:

  1. Коэффициент трения μ1,73\mu \approx 1{,}73.
  2. Наименьший радиус окружности r1,47мr \approx 1{,}47 \, \text{м}.

Таким образом, велосипедист может описывать повороты с радиусом не меньше 1,47 метра при максимальном наклоне в 60 градусов и коэффициенте трения 1,73.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос