Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и Вселенной. Молекулы и энергия | страница 124
Опыт 3. В этом варианте опыта 2, когда трения нет, шар заменен тяжелым блоком, расположенным на куске сухого льда, скользящем по алюминиевому столу (фиг. 110). Шнур пропущен через отверстие в центре стола, а стеклянная трубка заменена маленьким блоком, который поворачивается в этом отверстии на очень хороших подшипниках.
Пример Б
Проследите за движением «конического маятника» (фиг. 111). Гиря маятника, движущаяся по окружности в горизонтальной плоскости, подвергается воздействию двух реальных сил — веса и натяжения веревки. Если вы измерите эти силы и сложите их как векторы, вы можете найти результирующую горизонтальную силу, направленную внутрь к центру орбиты гири. Измерив параметры орбиты и время одного оборота, вы можете проверить соотношение а = v>2/R
Пример В
Шарик катится внутри воронка
по эллиптической орбите (фиг. 112, а).
Пример Г
Стальной шар катится по горизонтально расположенной стеклянной пластине в магнитном поле (фиг. 112, б). На практике обычно используется электромагнит, который располагается под столом. (Магнитное поле намагничивает шар так, что он притягивается к полюсу магнита. Получая подходящее ускорение, этот шар будет кататься вокруг полюса магнита.)
Фиг. 112.Примеры кругового движения с центростремительной силой.
>а — стальной шар в стеклянной воронке; б — стальной шар на гладком столе в поле магнита.
Пример Д
Движение Луны и планет.
Задача 2
Предположим, что тело, движущееся по окружности, должно увлекаться к центру реальной силой (вызванной действием такого реального агента, как веревка, пружина, дорога). Для каждого из перечисленных ниже случаев назовите воздействие, которое обеспечивает появление необходимой силы. (Первый ответ приводится в качестве образца.)
1. Камень, вращающийся на веревке «горизонтальной плоскости. (Ответ: «Натяжение веревки» или «Его тянет веревка».)
2. а) Тележка на крутом повороте.
б) Тележка, в точке А совершающая мертвую петлю (фиг. 113).
в) Тележка, в точке В совершающая мертвую петлю (фиг. 113).
Фиг. 13. К задаче 2.
3. а) Велосипедист делает крутой поворот на ровном участке дороги (фиг. 114).
б) Велосипедист делает крутой поворот на наклонном участке пути (фиг. 114).
4. Самолет в вираже.
5. Отрицательно заряженный электрон, движущийся в атоме вокруг положительно заряженного ядра.
Фиг. 114. К задаче 2.
Ускорение, без изменения скорости
На заданный ранее вопрос 2 дает ответ эксперимент: движение по окружности требует направленной внутрь силы величиной
