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学生の長さは63 cmの腕を持っています。標準的な水からの距離がこぼれるのを防ぐために、バケツ水がスイングできる最小角速度(ラッド)はどのくらいですか?

この問題を解決する方法は次のとおりです。

物理学を理解する

垂直の円でバケツの水を振ると、水は2つの力を経験します。

* 重力: 水を下に引っ張ります。

* 中心力: 水を円形の経路で動かし続ける力。

こぼれを防ぐために、中心部の力は、円の上部の重力以上 *等しくなければなりません。

方程式のセットアップ

* 中心力(FC): fc =m * v^2 / r、ここで:

* mは水の質量です

* vは水の線形速度です

* rは円の半径(学生の腕の長さ)です

* 重力(FG): fg =m * g、ここで:

* gは重力による加速です(約9.8 m/s^2)

角速度の解決

1。等しい力: 円の上部では、こぼれを防ぐためにFC =FG。

m * v^2 / r =m * g

2。質量のキャンセル: 水の質量がキャンセルされます:

v^2 / r =g

3。角速度から角速度への線形速度: 線形速度(v)を角速度(ω)に関連付ける必要があります。 関係は次のとおりです。V=r *ω

4。ω:の代替と解決

(r *ω)^2 / r =g

r *ω^2 =g

ω^2 =g / r

ω=√(g / r)

結果の計算

* 腕の長さをメートルに変換: 63 cm =0.63 m

* プラグイン値: ω=√(9.8 m/s^2/0.63 m)≈3.95rad/s

回答: こぼれを防ぐために必要な最小角速度は、約 3.95 rad/s です 。

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