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摩擦係数を知っている場合、特定の半径で円形経路を維持するために最大速度を見つけるにはどうすればよいですか?

摩擦係数を知って、特定の半径で円形経路を維持するために最大速度を見つける方法は次のとおりです。

力を理解する

* 中心力: これは、オブジェクトを円で動かし続ける力です。常に円の中心に向けられています。この場合、摩擦力によって中心力が提供されます。

* 摩擦力: この力はオブジェクトの動きに反対し、接触表面と平行に作用します。この場合、円の中心に向かって作用します。

重要な方程式

* 中心力: f_c =(mv^2)/r where:

* f_cは中心力です

* mはオブジェクトの質量です

* vはオブジェクトの速度です

* rは円形経路の半径です

* 摩擦力: f_f =μnwhere:

* f_fは摩擦の力です

*μは摩擦係数です

* nは正常な力です(この場合はmgに等しく、Gは重力による加速です)

最大速度を導出します

1。等しい力: 摩擦の力は求心力を提供しているため、互いに等しい方程式を設定できます。

μn=(mv^2)/r

2。通常の力の置換: 代用n =mg:

μmg=(mv^2)/r

3。速度の解決: 質量(m)をキャンセルし、方程式を再配置して速度(v)を解くようにします。

V^2 =μgr

v =√(μgr)

したがって、摩擦係数(μ)を持つ半径(r)の円形経路でオブジェクトが維持できる最大速度(v)は、式で与えられます:v =√(μgr)

重要なメモ:

*この方程式は最大速度を与えます。オブジェクトの速度がこの値を超えると、摩擦の力はそれを円形の経路に保つのに十分ではなく、外側にスライドします。

*この導出は、静的摩擦係数を想定しています。オブジェクトがすでに動いている場合、速度摩擦係数がより適切になる可能性があります。

*この分析では、平らな表面を想定しています。表面が傾斜している場合、通常の力と最大速度が変化します。

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