В этой задаче:
Автомобиль массы движется по ровной круговой гоночной трассе радиусом . Коэффициент статического трения между колесами и гусеницей равен .
Тот же автомобиль теперь едет по прямой и преодолевает холм с радиусом на вершине.
С какой максимальной скоростью автомобиль может двигаться в гору, не сходя с дороги?
Правильный ответ: .
Объяснение:
где нормальная сила, действующая на автомобиль со стороны земли. Машина оторвется от земли только тогда, когда поэтому максимальная разрешенная скорость будет
Машина не едет вверх ногами! Так почему же в этой задаче сила тяжести положительна, а нормальная сила считается отрицательной?
Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности. В этом случае центр окружности находится под автомобилем, поэтому центростремительное ускорение направлено вниз.
Теперь вы заметите, что в данном решении член центростремительного ускорения положителен. Это означает, что писатель выбрал систему координат, в которой положительное значение направлено вниз, а отрицательное — вверх. Любая сила, действующая вниз (например, сила тяжести), будет представлена положительным членом ( ), и любая сила, действующая вверх (например, нормальная сила), будет представлена отрицательным членом ( ).
В качестве альтернативы вы можете сделать противоположный выбор: выбрать положительное значение для роста и отрицательное значение для снижения. В этом случае центростремительное ускорение, поскольку оно направлено вниз, будет представлено отрицательным членом, . То же самое с гравитацией ( ). А нормальная сила, направленная вверх, будет представлена положительным членом, .
В какую сторону указывает ось Y?
Помните, что ускорение также будет иметь соответствующий знак.
Дело в том, что системы координат можно размещать как угодно - если не мешает, то разумно расположить так, чтобы было меньше символов и параметров; fx вниз, поэтому не слишком много свойств имеют отрицательный знак.
Фотон
Дэвид З.
Фотон
Дэвид З.
Дэвид Уайт