需要先学习的内容平面运动与抛物线机械能守恒的条件

圆周运动与离心力

研究物体在竖直圆形轨道上运动一周且不脱离轨道所需的释放高度,并根据圆周运动的加速度和运动方程推导这一高度条件。

半径⁠1.0 m⁠のループを、離れずに一周できる最小の出発高さは?

用公式解释现象

  1. 1用公式表示圆周上的位置r=⁠r (cos ωt, sin ωt)……
  2. 2对位置求导得到速度v=⁠r ω (−sin ωt, cos ωt)……
  3. 3再次求导得到加速度a=⁠−r ω² (cos ωt, sin ωt)……
  4. 4求加速度的大小a=⁠r ω²=⁠v²r……
  5. 5代入运动方程m v²r=⁠F……
  6. 6分解变速圆周运动的加速度a中心=⁠v²r⁠,a切线=⁠dvdt……
  7. 7求物体在竖直圆周最高点不脱离轨道的条件v²≧g r……
  8. 8根据能量守恒求所需的释放高度h≧2.5 r……
  9. 拓展:其他圆周运动与离心力
  10. 9应用于汽车转弯v≦√(μ g r)……
  11. 10应用于圆锥摆ω²=⁠gL cosθ……
  12. 11在随物体一起转动的坐标系中观察0=⁠F−⁠m r ω²……