В каком направлении слетает грязь с колеса движущегося велосипеда и почему?

Question

В каком направлении слетает грязь с колеса движущегося велосипеда и почему?

Мустаги

Если велосипед движется по грязному участку, грязь попадает на его шины. Потом грязь с шин слетает.

Какие силы действуют на него? В каком направлении летит?

На контрольной по физике я написал, что он улетает с тангенциальной скоростью в этой точке, но это было отмечено неверно.

ПрофРоб

возможный дубликат Как грязь от езды по луже цепляется за мою спину?

ПрофРоб

на самом деле, не дубликат, а связанный.

Мустаги

Нет, я проверил это, прежде чем спрашивать, это другое

Ответы (3)

В каком направлении слетает грязь с колеса движущегося велосипеда и почему?

возможный дубликат Как грязь от езды по луже цепляется за мою спину?
на самом деле, не дубликат, а связанный.
Нет, я проверил это, прежде чем спрашивать, это другое

Росс Милликен · Answer 1

Вероятно, вы должны были заметить, что путь любой точки шины является циклоидой . В точке контакта с землей шина не движется. Поднимаясь от земли, он движется быстрее, со скоростью, $v(1+\sin \theta)$ где $v$ скорость велосипеда и $\theta$ измеряется против часовой стрелки от горизонтали. центробежная сила возрастает, т. $\theta$ уменьшается с $270^\circ$ и в какой-то момент превышает прочность крепления к колесу. Когда он отпускает, он должен получить тангенциальную скорость этой точки колеса, которая не совпадает со скоростью велосипеда.

Не влияет ли на него центростремительная сила или любая другая сила?
В момент высвобождения грязи центростремительная сила соответствует центробежной силе — именно это определяет момент высвобождения.

Джон Алексиу · Answer 2

Это потому, что на грязь, продолжающую вращаться вместе с шиной, не действуют никакие силы, поэтому она слетает. В какой бы точке грязь ни отрывалась, сначала она будет двигаться по касательной к шине, а затем по параболе из-за силы тяжести земли.

Скорее всего, более рыхлая грязь оторвется первой, и в этот момент тангенциальное направление шины будет направлено прямо вам в глаза! Если бы была равная вероятность того, что грязь оторвется от шины, то ее отбросило бы вперед и с равной вероятностью либо вверх, либо вниз.

Тангенциальная скорость шины как функция азимутального угла (угла положения) $\theta$ является

[в_{Икс}, в_{у}] "=" [в (1 - потому что θ), - в грех θ]

$[v_x,v_y] = [ v (1-\cos \theta), -v \sin\theta]$ где

v

$v$ скорость велосипеда и

θ = 0

$\theta=0$ находится в точке контакта, движущейся против часовой стрелки на положительный угол. Интересно, что ускорение всегда направлено к центру шины с величиной.

v^{2} / r

$v^2/r$ . Таким образом, сила сцепления, необходимая для удержания грязи на шине, постоянна по всей длине шины, если только мотоцикл не ускоряется.

Если велосипед разгоняется с $\dot{v}$ , то определите безразмерное ускорение как $\alpha = \frac{\dot{v}}{ v^2/r}$ и вы можете найти пиковое ускорение поверхности шины происходит при

θ "=" \frac{3 π}{2} - арктический (α)

$\theta = \frac{3\pi}{2}-\arctan(\alpha)$ с максимальной величиной ускорения

\dot{в} "=" \frac{в^{2}}{р} \sqrt{(1 + 2 α^{2} + 2 α \sqrt{1 + α^{2}})}

$\dot{v} = \frac{v^2}{r} \sqrt{\left(1+2 \alpha^2 + 2 \alpha \sqrt{1+\alpha^2}\right)}$ Это соответствует области рядом с местом, где шина опускается перед контактом. Но если велосипед замедляется, пиковое ускорение равно

θ = \frac{π}{2} - \arctan (α)

$\theta = \frac{\pi}{2}-\arctan(\alpha)$ то есть когда шина просто отрывается от земли. Таким образом, вы, скорее всего, будете забрызганы грязью при резком торможении.

Спасибо за объяснение (я немного понял, так как не изучал эту высшую физику). Мне просто нужен был краткий ответ, который вы дали в начале. Спасибо!
Я не согласен с этим анализом. Линейная скорость точки на колесе изменяется от нуля у земли до удвоенной скорости велосипеда наверху. Буровой раствор ускоряется во время движения снизу вверх и выбрасывается, когда сила сцепления меньше локального линейного ускорения. Взгляните на майку любого велосипедиста в дождливый день, и вы увидите полосу грязи, сброшенную примерно на 3*pi/4 по пути «вверх». Любая грязь, застрявшая в верхней части колеса, останется там, поскольку с этого момента линейное ускорение уменьшается.
Пожалуйста, если вы можете дать лучшее объяснение (которое легче понять старшеклассникам или немного выше), то дайте его в ответ. Спасибо.
Вы сбиваете с толку тот факт, что грязь, которая, скорее всего, оторвется (рыхлая грязь), оторвется первой, а грязь, застрявшая в гусеницах, останется застрявшей гораздо дольше. Джерси гонщика там ловит только грязь из этого места. Грязь, брошенная сверху, не попадет на всадника.
@CarlWitthoft вектор ускорения $[\begin{matrix} {\dot{в}}_{Икс} \\ {\dot{в}}_{у} \end{matrix}] "=" [\begin{matrix} - \frac{в^{2}}{р} грех θ + \dot{в} (1 - потому что θ) \\ \frac{в^{2}}{р} потому что θ - \dot{в} грех θ \end{matrix}]$ $\begin{bmatrix} \dot{v}_x \\ \dot{v}_y \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -\frac{v^2}{r}\sin\theta+\dot{v} (1-\cos\theta) \\ \frac{v^2}{r}\cos\theta-\dot{v} \sin\theta \end{bmatrix}$ Возьмите величину и убедитесь, что она постоянна, когда мотоцикл не ускоряется. $\dot{v}=0$ , с $\| a \| = \frac{v^2}{r}$ .

Джордж Пирсон · Answer 3

центробежная сила - это сила от шины, которая заставляет грязь отлетать, и она будет двигаться в направлении, противоположном движению колеса. Так что, если ваше колесо толкает вас на север, центробежная сила будет посылать грязь на юг.

В каком направлении слетает грязь с колеса движущегося велосипеда и почему?

Мустаги

ПрофРоб

ПрофРоб

Мустаги

Ответы (3)

Росс Милликен

Мустаги

Росс Милликен

Джон Алексиу

Мустаги

Карл Виттофт

Мустаги

Джон Алексиу

Джон Алексиу

Джордж Пирсон

Почему выражения для тела, катящегося по склону, не зависят от коэффициента трения покоя?

Значение угловой скорости во вращающейся системе

Сила в разных точках тела, не проходящая через центр масс [дубликат]

Понимание внутренних сил при движении твердого тела

Силы и моменты относительно ЦЕНТРА МАСС физического маятника

Силы на катящемся конусе по плоской поверхности

Почему на тело, движущееся по сторонам вертикального круга, действует нормальная сила?

Почему период/частота вентилятора значительно замедляется, когда я прикрепляю к нему кусок резиновой ленты?

rrr-составляющая полной силы, действующей на простой маятник.

Прогнозирование вращения и скольжения вперед при толкании объекта