لراحة الركّاب يجب ألّا يتجاوز التسارع المركزي على منعطف سكة حديد 2 m/s². ما أصغر نصف قطر rmin لمنعطف يُسلك بسرعة 240 km/h؟
ورقة عمل الحركة الدائرية مع الإجابات
حجر كتلته 2 kg يُدار في دائرة أفقية نصف قطرها 2 m على طاولة ملساء مستوية، مربوطًا بخيط ينقطع عند شدّ 50 N. أوجد أعلى سرعة vmax يمكن أن تكون للحجر.
في لعبة الدوّار بمدينة الملاهي يقف الراكبون مستندين إلى جدار أسطوانة رأسية نصف قطرها 2,7 m. عندما تدور بسرعة كافية تنخفض الأرضية ويثبّتهم الاحتكاك. معامل الاحتكاك السكوني 0,8. استخدم g = 9,81 m/s². أوجد أصغر معدّل دوران n بالدورات في الدقيقة.
تسلك سيارة منعطفًا مستويًا نصف قطره 55 m. معامل الاحتكاك السكوني بين الإطارات والطريق 0,4. استخدم g = 9,81 m/s². أوجد أقصى سرعة vmax يمكن للسيارة أن تسلك بها المنعطف دون انزلاق.
منعطف نصف قطره 210 m مائل بزاوية 25°، ومعامل الاحتكاك السكوني بين الإطارات والطريق 0,3. استخدم g = 9,81 m/s². أوجد أدنى سرعة vmin يمكن لسيارة أن تسلك بها المنعطف دون أن تنزلق إلى أسفل الميل.
كرة مربوطة بخيط طوله 1,5 m تُدار في دائرة رأسية. استخدم g = 9,81 m/s². ما أصغر سرعة vmin عند القمة يبقى عندها الخيط مشدودًا بالكاد؟
مفتاح الإجابات
- 1. rmin = 2222 m
- 2. vmax = 7,071 m/s
- 3. n = 20,35 rpm
- 4. vmax = 14,69 m/s
- 5. vmin = 17,34 m/s
- 6. vmin = 3,836 m/s
حلول كاملة خطوة بخطوة: تدرّب على هذا الموضوع في examproblems.com.