これが概念の内訳です:
* ボールに作用する力: ボールが垂直円で動くと、それに作用する力は重力(下)と弦の張力(円の中心に向かって)です。
* 最高点で: 最高点では、弦の張力は最小限であり、重力は直接下方に作用します。速度が低すぎると、ボールを円で動かし続けるために必要な中心力は十分ではなく、ボールは落ちます。
* 臨界速度: 臨界速度は、弦の張力によって提供される中心力がボールの重量に等しい速度です。これは、ボールが円形の道をかろうじて維持することを意味します。
臨界速度の式:
臨界速度(VC)は、次の式を使用して計算できます。
vc =√(gr)
どこ:
* G =重力による加速(約9.8 m/s²)
* r =円の半径
臨界速度の重要性:
臨界速度を理解することは、次のようなシナリオで重要です。
* 弦の上でボールを振る: ボールの速度が臨界速度を下回ると、円形の経路から落ちます。
* ジェットコースターの設計: ローラーコースターの設計は、車がトラックにとどまることを保証するためのクリティカル速度を考慮しています。
重要な注意: 臨界速度は、最高点で必要な最小速度です。ボールは、円の他のポイントでより高い速度を持つことができます。