С какой скоростью автомобиль должен проехать середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости?

Физика 11 класс Законы движения и силы скорость автомобиля середина моста выпуклый мост радиус 40 м состояние невесомости физика 11 класс центробежная сила условия невесомости движение по кругу задачи по физике Новый

Чтобы определить скорость, с которой автомобиль должен проехать середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости, нужно рассмотреть условия, при которых сила тяжести уравновешивается центростремительной силой.

Шаг 1: Понимание состояния невесомости

Состояние невесомости означает, что на пассажира не действует никакая нормальная сила. Это происходит, когда центростремительная сила равна силе тяжести.

Шаг 2: Запись уравнения сил

На пассажира действуют две силы:

• Сила тяжести (mg), направленная вниз, где m - масса пассажира, g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
• Центростремительная сила (Fc), которая необходима для движения по кривой, и определяется как Fc = mv²/r, где v - скорость, r - радиус кривизны (в нашем случае 40 м).

В состоянии невесомости эти силы уравновешиваются:

mg = mv²/r

Шаг 3: Упрощение уравнения

Мы можем сократить массу m из обеих сторон уравнения, так как она не равна нулю:

g = v²/r

Шаг 4: Выражение скорости

Теперь мы можем выразить скорость v:

v² = g * r

v = √(g * r)

Шаг 5: Подстановка значений

Теперь подставим известные значения:

• g = 9.81 м/с²
• r = 40 м

v = √(9.81 * 40)

v = √392.4

v ≈ 19.8 м/с

Ответ: Автомобиль должен проехать середину выпуклого моста со скоростью примерно 19.8 м/с, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости.