Как вывести формулу R=v²/r-mg=m(v²/r-g) в механике при вращательном движении

9 Апр в 19:41
78 +1
0
Ответы
1

Давайте выведем формулу для силы, действующей на тело в процессе вращения. Рассмотрим тело массой m m m, движущееся по окружности радиусом r r r с угловой скоростью ω \omega ω.

Согласно законам механики, для тела, движущегося по окружности, на него действует центростремительная сила, которая направлена к центру окружности. Эта сила может быть выражена как:

Fc=m⋅ac F_c = m \cdot a_c
Fc =mac

где ac a_c ac — центростремительное ускорение, которое определяется как

ac=v2r a_c = \frac{v^2}{r}
ac =rv2

где v v v — линейная скорость тела.

Таким образом, центростремительная сила выражается как:

Fc=m⋅v2r F_c = m \cdot \frac{v^2}{r}
Fc =mrv2

Теперь добавим к этой системе еще и силу тяжести, которая действует на тело в вертикальном направлении. Сила тяжести Fg F_g Fg выражается как:

Fg=m⋅g F_g = m \cdot g
Fg =mg

где g g g — ускорение свободного падения.

Если тело движется по горизонтальной окружности, то результирующая сила в вертикальном направлении должна уравновешиваться силой тяжести. Следовательно, если тело находится, например, в состоянии равновесия на наклонной поверхности или связывается с другими факторами, то можно записать следующую зависимость:

R−mg=Fc R - mg = F_c
Rmg=Fc

Подставляем выражение для центростремительной силы:

R−mg=m⋅v2r R - mg = m \cdot \frac{v^2}{r}
Rmg=mrv2

Теперь, чтобы выразить R R R, запишем уравнение в следующем виде:

R=mg+m⋅v2r R = mg + m \cdot \frac{v^2}{r}
R=mg+mrv2

Вынесем m m m за скобки:

R=m(g+v2r) R = m \left( g + \frac{v^2}{r} \right)
R=m(g+rv2 )

Таким образом, мы получили уравнение, которое можно переформулировать в нужном виде.

Если требуемая вами форма равна R=m(v2r−g) R = m \left(\frac{v^2}{r} - g \right) R=m(rv2 g), это можно рассматривать как изменение ситуации — например, в случае, когда тело движется против силы тяжести восходящеедвижениевосходящее движениевосходящеедвижение. Однако, в классической механике и для данной задачи обычно записывается как R=mg+mv2r R = mg + m \frac{v^2}{r} R=mg+mrv2 .

Надеюсь, это поможет вам понять происходящее в механике!

9 Апр в 19:49
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир