Hvad menes med den kritiske hastighed af en bold, der bevæger sig i lodret cirkel?

Her er en sammenbrud af konceptet:

* kræfter, der virker på bolden: Når en kugle bevæger sig i en lodret cirkel, er kræfterne, der virker på den, tyngdekraft (nedad) og spændingen i strengen (mod midten af ​​cirklen).

* på det højeste punkt: På det højeste punkt er spændingen i strengen minimal, og tyngdekraften virker direkte nedad. Hvis hastigheden er for lav, vil den centripetale kraft, der er nødvendig for at holde bolden i bevægelse i en cirkel, ikke være tilstrækkelig, og bolden falder.

* Kritisk hastighed: Den kritiske hastighed er hastigheden, hvor den centripetale kraft, der leveres af spændingen i strengen, er lig med kuglenes vægt. Dette betyder, at bolden bare næppe opretholder sin cirkulære sti.

Formel for kritisk hastighed:

Den kritiske hastighed (VC) kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

VC =√ (Gr)

hvor:

* g =acceleration på grund af tyngdekraften (ca. 9,8 m/s²)

* r =cirkelens radius

Betydning af kritisk hastighed:

At forstå den kritiske hastighed er afgørende i scenarier som:

* svingende en bold på en streng: Hvis boldens hastighed falder under den kritiske hastighed, falder den fra den cirkulære sti.

* Rollercoaster Design: Designet af rutsjebaner tager højde for den kritiske hastighed for at sikre, at bilerne forbliver på banen.

Vigtig note: Den kritiske hastighed er den minimale hastighed, der kræves på det højeste punkt. Bolden kan have højere hastigheder på andre punkter i cirklen.