Вопрос задан 04.02.2025 в 12:24. Предмет Физика. Спрашивает Vitiv Sofia.

Длина цепи аттракциона "Вихрь" 8 м, диаметр платформы 9.2 м, диаметр разлета 20.4 м. ... нагрузке на разрыв цепи 1,25 кН определить является ли безопасным катание на аттракционе человека массой 100 кг?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Кримський Макс.

Для ответа на вопрос, является ли катание на аттракционе безопасным при указанных условиях, необходимо провести расчет максимальной нагрузки на цепь и сравнить ее с предельной нагрузкой на разрыв, которая составляет 1,25 кН.


Условия задачи:

  1. Длина цепи: 8 м.
  2. Диаметр платформы: 9,2 м.
  3. Диаметр разлета: 20,4 м.
  4. Предельная нагрузка цепи: 1,25 кН.
  5. Масса человека: 100 кг.

Шаг 1: Определим центробежное ускорение.

Центробежное ускорение aca_c определяется по формуле:

ac=v2r,a_c = \frac{v^2}{r},

где vv — линейная скорость человека на краю разлета, rr — радиус разлета.

Диаметр разлета равен 20,4 м, следовательно, радиус разлета:

r=20,42=10,2м.r = \frac{20,4}{2} = 10,2 \, \text{м}.

Чтобы найти vv, сначала определим угловую скорость аттракциона. Предположим, что период вращения платформы (или частота) нам неизвестен, но зададим, что он достаточен для стабильного вращения — если это необходимо, можно уточнить скорость работы устройства для более точного анализа.


Шаг 2: Рассчитаем силу натяжения цепи.

Сила натяжения цепи FF складывается из двух компонентов:

  • Силы тяжести человека Fg=mgF_g = m \cdot g, где g=9,8м/с2g = 9,8 \, \text{м/с}^2,
  • Центробежной силы Fc=macF_c = m \cdot a_c, где ac=v2ra_c = \frac{v^2}{r}.

Если в задаче скорость вращения не указана, то достаточно сосредоточиться на разрыве балован по ```--##. Выеммерним ект=>

Давайте проведем расчет безопасности аттракциона, учитывая заданные параметры.

Условия задачи:

  1. Длина цепи: 8м8 \, \text{м}.
  2. Диаметр платформы: 9.2м9.2 \, \text{м}.
  3. Диаметр разлета: 20.4м20.4 \, \text{м}.
  4. Нагрузка на разрыв цепи: 1.25кН=1250Н1.25 \, \text{кН} = 1250 \, \text{Н}.
  5. Масса человека: 100кг100 \, \text{кг}.

Формулы для расчетов:

Для проверки безопасности цепи нужно рассчитать силу натяжения цепи FцепьF_{\text{цепь}}, которая складывается из двух компонентов:

  1. Сила тяжести человека (FgF_g):

    Fg=mg,F_g = m \cdot g,

    где m=100кгm = 100 \, \text{кг}, g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2.

  2. Центробежная сила (FcF_c):

    Fc=mv2r,F_c = m \cdot \frac{v^2}{r},

    где vv — линейная скорость, rr — радиус разлета.

Полная сила натяжения цепи:

Fцепь=Fg2+Fc2.F_{\text{цепь}} = \sqrt{F_g^2 + F_c^2}.

Расчеты:

1. Сила тяжести:

Fg=1009.8=980Н.F_g = 100 \cdot 9.8 = 980 \, \text{Н}.

2. Радиус разлета:

Диаметр разлета D=20.4мD = 20.4 \, \text{м}, радиус:

r=D2=10.2м.r = \frac{D}{2} = 10.2 \, \text{м}.

3. Скорость вращения:

Предположим, что скорость вращения такова, что цепь натянута на полный разлет. В этом случае цепь будет описывать окружность радиусом r+l2r + \frac{l}{2}, где l=8мl = 8 \, \text{м} — длина цепи.

Если известна частота вращения ff (например, 0.5об/с0.5 \, \text{об/с}, для примера), то линейная скорость:

v=2πfr.v = 2 \pi f r.

Допустим, частота вращения f=0.5об/сf = 0.5 \, \text{об/с}:

v=2π0.510.232.04м/с.v = 2 \pi \cdot 0.5 \cdot 10.2 \approx 32.04 \, \text{м/с}.

4. Центробежная сила:

Центробежное ускорение:

ac=v2r.a_c = \frac{v^2}{r}.

Подставим v=32.04м/сv = 32.04 \, \text{м/с} и r=10.2мr = 10.2 \, \text{м}:

ac=32.04210.2100.8м/с2.a_c = \frac{32.04^2}{10.2} \approx 100.8 \, \text{м/с}^2.

Центробежная сила:

Fc=mac=100100.8=10,080Н.F_c = m \cdot a_c = 100 \cdot 100.8 = 10,080 \, \text{Н}.

5. Полная сила натяжения цепи:

Fцепь=Fg2+Fc2.F_{\text{цепь}} = \sqrt{F_g^2 + F_c^2}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос