概念を理解する
* 銀行角: バンク化された曲線は、重力が摩擦だけに頼らずに車両が回転するのに役立つように設計されています。これを達成するために銀行の角度が計算されます。
* 中心力: 常に円の中心に向けられた円形の経路で移動するオブジェクトに作用する力。この場合、中心部の力は、正常な力と摩擦力の組み合わせによって提供されます。
* 静的摩擦係数: 動きが始まる前に、2つの表面間の通常の力と接触した2つの表面間の摩擦力の最大比。
問題の設定
1。単位の変換: 速度をkm/hからm/sに変換する必要があります。
*速度が「V」km/hであるとしましょう。
* v(m / s)=v(km / h) *(1000 m / 1 km) *(1 h / 3600 s)=v / 3.6 m / s
2。図: バンク化された曲線に車の自由体図を描きます。 あなたは持っている:
*重量(mg)は垂直方向に下方に作用します。
*正常力(n)路面に垂直に作用する。
*路面に平行に作用する摩擦力(FS)。
*円の中心に向かって作用する中心部(FC)。
3。力:
* 通常の力(n): この力は2つのコンポーネントに分解されます。
* n cos(θ)垂直方向に上向きに作用します。
* n sin(θ)曲線の中心に向かって作用します。
* 摩擦力(FS): この力は、通常の力(n)の静的摩擦係数(μs)倍に等しくなります。
* fs =μs * n
方程式を導出する
1。平衡: 車は滑り込んでいないため、垂直方向と水平方向の力のバランスが取れています。
2。垂直平衡:
* n cos(θ)=mg
3。水平平衡(中心力):
* fc =n sin(θ) + fs
* fc =n sin(θ) +μs * n
4。中心力: 中心部の力は次のように与えられます。
* fc =mv²/r
5。結合: これで、FCとNの式を水平平衡方程式に置き換えることができます。
*mv²/r =n sin(θ) +μs * n
*mv²/r =n(sin(θ) +μs)
6。μsの解決: 速度、半径、銀行の角度を知っているので、静的摩擦係数を解くことができます。
*μs=(mv² / r -n sin(θ)) / n
*μs=(mv² / r) / n -sin(θ)
7。最終式: 垂直平衡方程式からnの式を置き換えることができます。
*μs=(mv²/r)/(mg/cos(θ)) - sin(θ)
*μs=(v² * cos(θ)) /(gr) - sin(θ)
重要なメモ:
*この方程式は、車が一定の速度で動いていることを前提としています。
*銀行の角度は通常、摩擦に頼らずに車が特定の速度で移動できるように設計されています。 車がより遅い速度で移動している場合、摩擦を大きくする必要があります。
*実際には、静的摩擦係数は一定ではなく、路面の状態によって異なる場合があります。
速度(v)と銀行の角度(θ)がある場合はお知らせください。静的摩擦係数(μs)を計算するのに役立ちます。