Calcular la velocidad necesaria para contrarrestar la gravedad en un bucle
Si conoce el radio de una pista circular, se puede usar la física para calcular qué tan rápido un objeto necesita moverse con el fin de permanecer en contacto con la pista sin caerse cuando llega a la parte superior del bucle.
Video: La teoria dinamica de la gravedad de Nikola Tesla
Tal vez has visto los deportes extremos en la televisión y se preguntó cómo los ciclistas o patinadores pueden montar en un bucle en una pista e ir al revés sin caer al suelo. no debe gravedad derribarlos? ¿Qué tan rápido que tienen que ir? Las respuestas a estas preguntas verticales de movimiento circular se encuentran en la fuerza centrípeta y la fuerza de la gravedad.
Echar un vistazo a la figura, donde una bola es un bucle alrededor de una pista circular. Una pregunta que puede venir a través de las clases de introducción a la física le pregunta: “¿Qué velocidad es necesaria para que el balón entra en el bucle de forma segura?” El punto crucial es en la parte superior de la pista - si la pelota va a pelar lejos de su circular pista, la parte superior es donde se va a caer. Para responder a la pregunta crucial, debe saber qué criterio la pelota debe cumplir para aferrarse. Pregúntese: “¿Cuál es la limitación de que la pelota debe cumplir?”
Viajar en un bucle, un objeto debe tener una fuerza neta que actúa sobre él que es igual a la fuerza centrípeta que necesita para seguir viajando en un círculo del radio y la velocidad dada. En la parte superior de su recorrido, como se puede ver en la figura, la pelota apenas se mantiene en contacto con la pista. Otros puntos a lo largo de la pista proporcionan fuerza normal debido a la velocidad y el hecho de que la pista es curvo. Si desea averiguar qué velocidad mínima de un objeto debe tener para permanecer en un bucle, es necesario mirar en donde el objeto es apenas en contacto con la pista - en otras palabras, a punto de caerse de su circular camino.
La fuerza normal de la vía se aplica a un objeto en la parte superior es casi cero. La única fuerza que mantiene el objeto en su pista circular es la fuerza de la gravedad, lo que significa que en el ápice, la velocidad del objeto tiene que ser tal que la fuerza centrípeta es igual al peso del objeto para mantenerlo en marcha en un círculo cuyo radio es el mismo que el radio del bucle. Eso significa que si esta es la fuerza necesaria
a continuación, la fuerza de gravedad en la parte superior del bucle es
Fgramo = mgramo
Y porqué Fgramo debe ser igual Fdo, puedes escribir
Se puede simplificar esta ecuación en la forma siguiente:
La masa de cualquier objeto, como una moto o un coche de carreras, que está viajando alrededor de una pista circular cae fuera de la ecuación.
La raíz cuadrada de r veces gramo es la velocidad mínima que necesita un objeto en la parte superior del bucle con el fin de seguir adelante en un círculo. Cualquier objeto más lento pelará fuera de la pista en la parte superior del bucle (que puede caer de nuevo en el bucle, pero no va a estar siguiendo la pista circular en ese punto). Para un ejemplo práctico, si el bucle de la figura tiene un radio de 20,0 metros, ¿a qué velocidad la pelota tiene que viajar en la parte superior del bucle con el fin de permanecer en contacto con la pista? Sólo hay que poner en los números:
Video: el secreto mas buscado del Universo...el origen de la gravedad
En la parte superior de la pista, la pelota de golf tiene que viajar a 14.0 metros por segundo, que es cerca de 31 millas por hora.