Fysiikan voimavektorit

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Vaikka olenkin lukenut fysiikkaa melko paljon, en ole koskaan rehellisesti ottaen tajunnut yhtä asiaa:

Oletetaan että auto on ympyrämäisessä liikkeessä. Jos auton nopeus on tarpeeksi suuri ja kaarros tarpeeksi pieni, niin auto kaatuu. Mikä voima tai mitkä voimat itseasiassa saavat auton kaatumaan, kun mitään "keskipakoisvoimaa" ei ole olemassa?

Kommentit (11)

Vierailija
Jake2
Vaikka olenkin lukenut fysiikkaa melko paljon, en ole koskaan rehellisesti ottaen tajunnut yhtä asiaa:

Oletetaan että auto on ympyrämäisessä liikkeessä. Jos auton nopeus on tarpeeksi suuri ja kaarros tarpeeksi pieni, niin auto kaatuu. Mikä voima tai mitkä voimat itseasiassa saavat auton kaatumaan, kun mitään "keskipakoisvoimaa" ei ole olemassa?

Normaalikiihtyvyys

Vierailija
Jake2
Vaikka olenkin lukenut fysiikkaa melko paljon, en ole koskaan rehellisesti ottaen tajunnut yhtä asiaa:

Oletetaan että auto on ympyrämäisessä liikkeessä. Jos auton nopeus on tarpeeksi suuri ja kaarros tarpeeksi pieni, niin auto kaatuu. Mikä voima tai mitkä voimat itseasiassa saavat auton kaatumaan, kun mitään "keskipakoisvoimaa" ei ole olemassa?

Kun auto on ympyräliikkeessä, nopeus(vektori) muuttuu kokoajan ja koska nopeuden muutos on kiihtyvyyttä. Niin autoon vaikuttaa ympyrän keskipisteeseen suuntautuva voima, joka on näennäinen voima ja syntyy jatkuvuuden lain seurauksena.

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005
Jake2
Vaikka olenkin lukenut fysiikkaa melko paljon, en ole koskaan rehellisesti ottaen tajunnut yhtä asiaa:

Oletetaan että auto on ympyrämäisessä liikkeessä. Jos auton nopeus on tarpeeksi suuri ja kaarros tarpeeksi pieni, niin auto kaatuu. Mikä voima tai mitkä voimat itseasiassa saavat auton kaatumaan, kun mitään "keskipakoisvoimaa" ei ole olemassa?

Kaarteessa olevan auton renkaisiin kohdistuu voima, jolla on komponentti kohti kaarevuuskeskipistettä (aiheuttajana kitka). Koska tämän voiman vaikutuspiste ei ole auton massakeskipisteessä, aiheuttaa se, paitsi keskeiskiihtyvyyden, myös vääntömomentin. Tämä vääntömomentti kellauttaa auton ympäri jos se kasvaa riittävän suureksi. Ilmiö on sama kuin miksi moottoripyörä keulii nopeasti kiihdytettäessä.

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Vierailija

Eli "Suomennettuna"
Auto aiheuttaa voiman ajaessaan eteenpäin.
Kääntyessään sama voima. jonka auto aiheuttaa vaikutaa vieläkin eteenpäin. Silloin voima kohdistuu auto sivuun. Renkaiden kitka yrittää estää voiman. Kun renkaat estävät voimaa vain alhaalta, puskee voima auton kumoon ylhäätä.

Vierailija
Muikku
Eli "Suomennettuna"
Auto aiheuttaa voiman ajaessaan eteenpäin.
Kääntyessään sama voima. jonka auto aiheuttaa vaikutaa vieläkin eteenpäin...

Heräsi eräs kysymys (tosin fysiikkaa en kyllä ymmärrä muutenkaan), että mitä jos se auto heti liikkeelle lähtiessään lähtee ajamaan ympyrän muotoista rataa, tällöinhän se ei ole ajanut metriäkään suoraan ja minkään ei oletusarvoisesti pitäisi pyrkiä "tangentin suuntaan"?

Sori tyhmä kysymys, mutta näin sitä viisastuu...

-Hebo

Ps. heitelkääpä luppoaikananne superpalloa, siinä vasta fysiikan lakien vastainen värkki jonka seuraavaa pompunsuuntaa voi vaan arvailla...

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Hebokatti

Heräsi eräs kysymys (tosin fysiikkaa en kyllä ymmärrä muutenkaan), että mitä jos se auto heti liikkeelle lähtiessään lähtee ajamaan ympyrän muotoista rataa, tällöinhän se ei ole ajanut metriäkään suoraan ja minkään ei oletusarvoisesti pitäisi pyrkiä "tangentin suuntaan"?

Kannattaa varmaan vain unohtaa tuo "suomennos". Siinä on vähintään harhaanjohtavasti käytetty 'voima'-sanaa.

Kappale pyrkii jatkamaan tasaisesti senhetkistä nopeuttaan, ja se on kaarteessa tietenkin aina tangentin suuntaan.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
Hebokatti
Muikku
Eli "Suomennettuna"
Auto aiheuttaa voiman ajaessaan eteenpäin.
Kääntyessään sama voima. jonka auto aiheuttaa vaikutaa vieläkin eteenpäin...

Heräsi eräs kysymys (tosin fysiikkaa en kyllä ymmärrä muutenkaan), että mitä jos se auto heti liikkeelle lähtiessään lähtee ajamaan ympyrän muotoista rataa, tällöinhän se ei ole ajanut metriäkään suoraan ja minkään ei oletusarvoisesti pitäisi pyrkiä "tangentin suuntaan"?

Ja kuitenkin se vain pyrkii kiepahtamaan ympäri. Kuvittelepa, että yrität kiihdyttää vauhtia yhä enemmän ja enemmän... kuinkas lopulta käykään?

Ps. heitelkääpä luppoaikananne superpalloa, siinä vasta fysiikan lakien vastainen värkki jonka seuraavaa pompunsuuntaa voi vaan arvailla...

Ei se nyt niin fysiikan lakien vastainen ole. Toki pomppusuuntaa on vaikea ennustaa, mutta se johtuu lattian pinnan epätasaisuuksista, pallon muotovirheistä ja siinä mahdollisesti olevasta pyörimisliikkeestä. Fysiikan laskukaavoissa kappaleiden oletetaan olevan joko yksinkertaistettuja tai muodoiltaan täysin symmetrisiä (esim. pallo). Tosielämässä näin ei tietenkään ole, mutta silti fysiikan lainalaisuudet kuitenkin pätevät. Esimerkiksi tien kitkakerroin ei ole joka kohdassa sama, joten fysikaalisten voimien vaikutus muuttuu jatkuvasti, mutta kuitenkin kaavoja noudattaen.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005

Vaikka auton kaatuminen tulikin jo selväksi, en voi olla kommentoimatta. Mielestäni asian ymmärtämistä helpottaa seuraava ajatusmalli: sensijaan että kuvitteellinen keskipakoisvoima yrittäisi kaataa autoa työntämällä autoa ulkokaarteeseen päin, todellisuudessa onkin niinpäin että renkaisiin kohdistuva kitkavoima yrittää kaataa autoa kiskomalla renkaita sisäkaarteeseen päin. Aivan samalla tavalla kuin kaverin saa kaatumaan vetämällä tältä maton alta, ei silloinkaan kukaan tönäise kaveria kumoon.

Vierailija

Superpallon pintakitka on aika suuri ja pallo on ilmassa yleensä vielä pyörivässä liikkeessä. Kun pallo osuu alustaan, niin suunta sitten muuttuu. Lapsempana tuli harjoiteltua erilaisia bumerangiheittoja ja vinoja pompautuksia. Myydäänkö superpalloja vielä? Omat pallot on jo koirat syöneet (eikä edes kuolleet muoviin).

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005

Superpallon hauskoihin ominaisuuksiin kuuluu se, että sen saa pomppimaan hauskasti edestakaisin kun vaan annetaan sopiva kierre ja heitetään oikeassa kulmassa lattiaan. Mielestäni pallon käyttäytymisessä on todellakin jotain hyvin outoa. Sen kyllä ymmärrän mainiosti, että pallossa voi olla niin paljon kierrettä että se pomppaa lattiaan viistosti heitettynä takaisn samaan suuntaan. Erikoista on kuitenkin se, että pallo saa samalla pompatessaan yhtä suuren, mutta vastakkaissuuntaisen kierteen, joten osuessaan lattiaan uudelleen se pomppaa taas alkuperäiseen suuntaan, ja uudestaan ja uudestaan... Eli pallon pyörimisenergia käytetään pallon suunnan muuttamiseen, mutta samalla osa liike-energiasta kuluu takaisin pyörimisenergiaksi.

Uusimmat

Suosituimmat