Ratanopeus

2007

Osaisiko joku laskea kaikkine välivaiheineen:
Narun (pituus s) päässä riippuva kappale (massa m) kiertää ympyrän (sade r) muotoista rataa
vaakasuorassa tasossa tasaisella vauhdilla. Johda kappaleen ratanopeuden lauseke.
Kiitos

13

1238

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • yiyi

      Asetetaan koordinaatiston origo ympyrän keskipisteeseen. Käytetään polaarikoordinaatistoa, jossa koordinaatteina etäisyys origosta s ja x-akselista vastapäivään mitattu kulma θ. Kappaleen paikkavektori r on

      r = s*[cos(θ), sin(θ)]

      sitä implisiittisesti derivoimalla (ketjusääntö) ajan suhteen saadaan tunnetusti nopeus. Nyt etäisyys s on vakio, joten

      dr/dt = v = s*[-sin(θ)*dθ/dt, cos(θ)*dθ/dt]

      dθ/dt taas on tunnetusti kulmanopeus jota yleensä merkitään ω

      eli v = s*ω*[-sin(θ), cos(θ)]

      Paikkavektorin aikaderivaatta eli nopeusvektori on aina tangentiaalinen liikeradan kanssa, eli ratanopeus on nopeusvektorin v suuruus eli

      |v| = s*ω*sqrt(sin(θ)^2 cos(θ)^2) = s*ω

      eli ratanopeus on v = s*ω

      Opettele laskemaan itse kotitehtäväsi.

      • oikeaan kysymykseen.

        ...


    • Jonsson.

      Tapahtuuko kierto maapallolla (ja vain maapallon vetovoima huomioidaan)?

      Jos näin on, niin kirjoita voimayhtälö, jossa keskipakovoima vaikuttaa kappaleeseen x-suunnassa ja painovoima y-suunnassa, sekä narun tukireaktio narun suunnassa (x- ja y-komponentit). Ratanopeuden funktiona kappale nousee ylemmäs ja radan säde kasvaa. Ratkaise yhtälöistä v, kun tarkasteluhetken ympyrän säde on r. Narun pituus s on vakio.

      Tasapainotilanteessahan x- ja y-suuntaiset voimat ovat yhtä suuret ja köysi ottaa vastaan kaiken voiman (sikäli kun ei katkea).

      • kommentinjättäjä

      • annetuista

        suureista päätellen juuri noin. Niillä on lupa käyttää keskipakovoiman käsitettä, jotka tietävät, että sitä ei oikeastaan kuulu käyttää. Muilta se on kielletty!
        Tarkastelun voi varmaan suorittaa (r,z)- koordinaatistossa.
        Sentripetaalivoiman syynä on nyt mg ja tukivoima.
        Tuo Spv on sitten se, joka poikkeuttaa massaa suoraviivaisesta "tangentiaaliliikkestä".
        Sen on natsattava rataliikkeeseen.


      • Jonsson.
        kommentinjättäjä kirjoitti:

        "Jos näin on, niin kirjoita voimayhtälö, jossa keskipakovoima vaikuttaa kappaleeseen x-suunnassa ja painovoima y-suunnassa"

        Keskipakovoimaa ei ole:
        http://fi.wikipedia.org/wiki/Keskipakoisvoima

        Näin on yleensä laskettu ja puhutaan keskipakovoimasta, koska radalla oleva kappale sellaisen havaitsee. Ja sellaisen käyttö kappaleeseen sidotussa koordinaatistossa on järkevää.

        Keskipakovoiman käyttö on yleistä ja havainnollista ja lisäksi se on aivan todellinen voima. Voit kysyä vaikka linkoon laitetulta vaatteelta.


      • j a
        annetuista kirjoitti:

        suureista päätellen juuri noin. Niillä on lupa käyttää keskipakovoiman käsitettä, jotka tietävät, että sitä ei oikeastaan kuulu käyttää. Muilta se on kielletty!
        Tarkastelun voi varmaan suorittaa (r,z)- koordinaatistossa.
        Sentripetaalivoiman syynä on nyt mg ja tukivoima.
        Tuo Spv on sitten se, joka poikkeuttaa massaa suoraviivaisesta "tangentiaaliliikkestä".
        Sen on natsattava rataliikkeeseen.

        sentripetaalikiihtyvyyshän on -w*w*R (R vektori jonka pituus on r)
        ja
        vastaava voima: -m*w*w*R.


      • ???
        j a kirjoitti:

        sentripetaalikiihtyvyyshän on -w*w*R (R vektori jonka pituus on r)
        ja
        vastaava voima: -m*w*w*R.

        v = r*[g / (s^2 - r^2)^½ ]^½


      • !!!
        ??? kirjoitti:

        v = r*[g / (s^2 - r^2)^½ ]^½

        ratanopeus ...............(1) v = rw.
        Fs = Fr Fg...............(2) Fr kohtisuorassa Fg)
        Fg = mg*K.................(K z:n yksikkövektori)
        Fr = -m*w^2*R...........(R vektori |R| = r)
        Fs = -m*w^2*R mg*K

        s/r=|Fs| / |Fr| = (m^2*w^4*r^2 m^2*g^2)^½/ m*w^2*r

        pulaamalla ja sijoittamalla (1) saadaan ratkaistua

        v = r*[g / (s^2 - r^2)^½ ]^½

        V = v* KxR/r


      • &&&
        !!! kirjoitti:

        ratanopeus ...............(1) v = rw.
        Fs = Fr Fg...............(2) Fr kohtisuorassa Fg)
        Fg = mg*K.................(K z:n yksikkövektori)
        Fr = -m*w^2*R...........(R vektori |R| = r)
        Fs = -m*w^2*R mg*K

        s/r=|Fs| / |Fr| = (m^2*w^4*r^2 m^2*g^2)^½/ m*w^2*r

        pulaamalla ja sijoittamalla (1) saadaan ratkaistua

        v = r*[g / (s^2 - r^2)^½ ]^½

        V = v* KxR/r

        V = v * [cos(w)*I sin(w)* J]


      • %%%
        &&& kirjoitti:

        V = v * [cos(w)*I sin(w)* J]

        v = rw, siis w = v/r eli

        V = v * [cos(v/r)*I sin(v/r)* J]


      • kommentinjättäjä
        Jonsson. kirjoitti:

        Näin on yleensä laskettu ja puhutaan keskipakovoimasta, koska radalla oleva kappale sellaisen havaitsee. Ja sellaisen käyttö kappaleeseen sidotussa koordinaatistossa on järkevää.

        Keskipakovoiman käyttö on yleistä ja havainnollista ja lisäksi se on aivan todellinen voima. Voit kysyä vaikka linkoon laitetulta vaatteelta.

        ...se on joka tapauksessa. Sillä ei ole mitään merkitystä, miten joku voimat kokee, koska hän/se kokee aina usean voiman summan.


      • ...
        %%% kirjoitti:

        v = rw, siis w = v/r eli

        V = v * [cos(v/r)*I sin(v/r)* J]

        ...


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Kuinka Riikka Purra on parantanut Suomen kansalaisen elämää?

      Haastan kaikki perussuomalaisten kannattajat kertomaan konkreettisia esimerkkejä kuinka Riikka Purran harjoittama politi
      Maailman menoa
      79
      3877
    2. Iso poliisioperaatio Lapualla

      Paikalla oli silminnäkijän mukaan myös kolme ambulanssia. https://www.is.fi/kotimaa/art-2000011924650.html Onko virpo
      Lapua
      69
      3687
    3. Riikan antisakset leikkaavat bensan hintaa ylöspäin

      Sannan aikoina bensaa sai 1,3 euron litrahinnalla ja Riikka leikkasi sen euron ylemmäksi reiluun 2 euroon. Joko on saks
      Maailman menoa
      40
      2203
    4. Sukupuolineutraalit liikennemerkit yksi persujen älynväläys

      Samassa rytäkässä kaikki syrjäseutujen bussipysäkkien liikennemerkitkin vaihdettiin, vaikkei bussia ole liikennöinyt enä
      Maailman menoa
      52
      2169
    5. Oletko nähnyt hänet ilman...

      Vaatteita!?
      Ikävä
      58
      2064
    6. Oon niin surullinen

      Ettei meistä tullut sitä mitä toivoin
      Ikävä
      51
      1746
    7. Mitä sitten odotat

      Jos seurailet vain tekemisiäni
      Ikävä
      27
      1429
    8. Vuoksesi kaiken

      Tekisin vuoksesi kaiken. Enemmänkin. Kunpa tietäisi ja hyväksyisit sen. Ymmärtäisit, en voi elää ilman sinua. En halua
      Ikävä
      115
      1173
    9. Kehu kaivattuasi

      Mikä hänessä on parasta? Jos osaat kertoa muuta kuin ulkonäköön liittyvää, niin ansaitset mitalin.
      Ikävä
      105
      1133
    10. Missä yleensä törmäät kaivattuusi??

      Tai näet hänet!!
      Ikävä
      60
      1099
    Aihe