Какой максимальной силой трения должен обеспечиваться поворот конькобежца, чтобы он мог совершить без заноса поворот

Тема: Поворот конькобежца

Пояснение:
Чтобы конькобежец мог совершить поворот радиусом 80 м без заноса на предельной скорости, ему необходимо обеспечить трение, которое позволит сохранить равновесие во время поворота.

Максимальная сила трения, которую необходимо обеспечить, может быть определена при помощи центробежной силы, направленной к центру поворота. Известно, что центробежная сила равна произведению массы объекта на квадрат его скорости разделенное на радиус поворота.

Таким образом, максимальная сила трения будет равна центробежной силе и нужно найти ее значение. Предельная скорость (V) является критической скоростью, при которой конькобежец все еще может сохранять равновесие.

Угол наклона конькобежца к горизонту (θ) при выполнении такого поворота можно определить с помощью тангенса угла (θ).

Например:
Теперь перейдем к заданию. Дано: радиус поворота (r) = 80 м, максимальная скорость (V). Находим максимальную силу трения, используя формулу:

Максимальная сила трения = (масса конькобежца) * (квадрат скорости) / (радиус поворота).

Для определения угла наклона конькобежца к горизонту, используем формулу:

Угол наклона конькобежца к горизонту = arctan(V^2 / (g * r)).

где g - ускорение свободного падения.

Совет:
Для лучшего понимания понятий, связанных с центробежной силой и равновесием при повороте, можно провести эксперименты на практике. Например, можно взять шарик или другой предмет и провести его вращение на веревке, обсудив результаты с учителем или товарищем по учебе.

Задание для закрепления:
Если конькобежец массой 70 кг движется по круговой трассе радиусом 60 м со скоростью 10 м/с, какую силу трения он должен обеспечить, чтобы совершить поворот без заноса? Какой будет угол наклона конькобежца к горизонту? (Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с^2).