Круговое движение как правильно: что это, как проехать, знаки :: Autonews

Правила проезда на перекрестках с круговым движением вновь поменяются с 1 марта ⋆ ГардИнфо

Четвертый раз за 12 лет. Незначительно. Однако они снова не учитывают особенностей некоторых перекрестков, в результате которых происходят аварии. С таким случаем столкнулся водитель из Подмосковья, которого сделали виновником ДТП. “Российская газета” и юристы попытались разобраться, что же не так в этой истории.

---

Итак, некий Алексей Шмакотин выехал на перекресток с круговым движением в Калужской области. Вся беда была в том, что этот перекресток оснащен не только знаками преимущества движения, но еще и светофорами. А тут ситуация осложняется. Дело в том, что при работающих светофорах знаки преимущества движения не работают. Это установлено правилами.

Но Алексей выехал на перекресток на зеленый сигнал светофора. И что же случилось потом? На этот же перекресток выехал другой водитель на свой зеленый сигнал светофора. И они жестко встретились. Кто виноват? Согласно расследованию, которое было проведено Госавтоинспекцией, виноват именно тот, кто двигался в данный момент по кругу.

По решению ГИБДД, а также нескольких судов его оштрафовали

Позвольте, но тут хочется задать вопрос. А в чем его вина?

Он же двигался по кругу и имел преимущество перед тем, кто на круг выезжал?

Однако не все так просто. Дело в том, что при зеленом сигнале светофора водитель, выезжающий на перекресток, где установлены знаки, предупреждающие о приоритетах, имеет преимущественное право. Грубо говоря, если светофор не работает, то работают знаки. Если светофор работает, то действует иной принцип.

Правовые аспекты управления транспортом эксперты “РГ” разъясняют в рубрике “Юрконсультация”

Все вроде бы ясно. Но есть, как говорится, нюансы. Как пояснил юрист Кирилл Муратов, знак кругового движения не относится к знакам приоритета. Он лишь обозначает перекресток. Водитель, въехавший на перекресток при разрешающем сигнале светофора, должен выехать в намеченном направлении независимо от сигналов светофора на выходе с перекрестка.

Однако если на перекрестке перед светофорами, расположенными на пути следования водителя, имеются стоп-линии, водитель обязан руководствоваться сигналами каждого светофора. На данном перекрестке стоп-линий не было. Поэтому, как считает юрист, согласно правилам, начинать движение на зеленый сигнал светофора следует только после того, как водитель убедится, что это не создаст помеху транспортному средству, въехавшему на круг на включившийся ранее разрешающий сигнал светофора и заканчивающему проезд перекрестка.

С ним согласен и адвокат Сергей Радько. По его словам, если на круговом движении работают светофоры, то это регулируемый перекресток. А значит, перед тем как поехать на свой зеленый сигнал, необходимо уступить дорогу тому, кто заканчивает проезд перекрестка.

Впрочем, суды эти доводы не рассматривали. И водителя оштрафовали именно за то, что он якобы ехал на запрещающий сигнал светофора. Но весь казус ситуации именно в том, что он выехал на круг на разрешающий сигнал. И более у него по пути никаких светофоров не было. А второй водитель выезжал на свой разрешающий сигнал. Но не учел, что должен уступить дорогу тому, кто заканчивает движение.

Ну а с большей долей вероятности ни сотрудники ГИБДД, ни судьи не рассматривали этот круг именно как один перекресток. В качестве перекрестка они рассматривали конкретное пересечение дорог, где произошло ДТП. И такая путаница могла возникнуть только из-за неграмотной организации дорожного движения.

Кстати, как рассказал “РГ” пострадавший в этой истории водитель, на схеме изначально даже знак кругового движения рисовать не хотели. Пришлось настоять.

Как считает юрист, руководитель проекта Пробок.нет Александр Шумский, проблема именно в неправильной организации движения на перекрестке. Либо на круговом движении не должно быть светофоров, либо они должны дублироваться. А на самом кругу должны быть стоп-линии, чтобы водитель понимал, где и кому он должен уступить дорогу.

Правила проезда перекрестков с круговым движением у нас менялись уже четыре раза за 12 лет. Водителям трудно даже уследить за их изменениями
Так же считает начальник управления стратегической оптимизации дорожного движения ЦОДД Москвы Андрей Мухортиков. При наличии светофоров должны быть стоп-линии. А здесь надо либо убирать круговое движение, либо светофоры.

Понятно, что главная проблема именно в сложности организации движения на этом перекрестке, которую надо менять, чтобы не вводить людей в заблуждение и не провоцировать аварий. Но, как мы уже говорили, правила проезда перекрестков с круговым движением у нас менялись уже четыре раза. От этого у кого хочешь пойдет кругом голова. А еще надо учитывать, что не каждый водитель следит за их изменениями. И возникают ситуации, когда один едет по старым правилам, а другой – по новым.

Справка “РГ”

Как правильно проезжать круг

Перед перекрестком висит знак “Круговое движение”. Те, кто двигается по кругу, имеют преимущество перед теми, кто на него выезжает.

Знак “Круговое движение” дополнен знаками приоритета. В этому случае водители обязаны придерживаться требований знаков приоритета. Если перед выездом на круг стоит знак “Главная дорога”, то такой водитель имеет преимущественное право выехать на круг. При этом на кругу должен стоять знак “Уступи дорогу”.

Перед круговым движением установлен светофор. В этой ситуации требуется придерживаться правил проезда регулируемых перекрестков. Если загорелся зеленый сигнал, на круг можно выезжать. Но при этом необходимо уступить дорогу тем, кто заканчивает проезд на свой зеленый.

Если светофор не работает. Тут надо пользоваться требованиями знаков. Либо знака “Круговое движение”, либо знаками приоритета.

Как пояснили в Госавтоинспекции, эти правила действуют и сейчас, и будут действовать после 1 марта этого года. Когда вступят в силу поправки в Правила дорожного движения.

фото на превью: ptzgovorit.ru

Как проезжать круговой перекресток правильно? Памятка для водителей.

Опытные автоинструкторы и водители с длительным стажем любят шутить, что движение на перекрёстках с круговым движением ни имеет ничего общего со стандартной ездой по прямым дорогам, и для езды по ним нужно сдавать на дополнительные права. Корнем таких умозаключений конечно же является совершенно иной тип поведения на участках с круговым движением. Как проезжать круговой перекресток – задача, которая требует мастерство и знание определенных «постулатов», отличающиеся от обычных.

Оглавление:

• Общие правила как проезжать круговой перекресток
• Нерегулируемый круговой перекрёсток
• Регулируемый круговой перекрёсток
• Итог

Во-первых, движения на таких участках дороги принято считать наиболее безопасным, так как все автомобили двигаются под углом к друг другу не превышающий 140-150 градусов, проще говоря отсутствует возможность лобового столкновения. Вместе с тем, подобные круговые перекрестки часто становятся аварийными, по причинам нераспространённости информации о потоке движения на них. «Как правильно заехать в поток?», «Кого пропустить, а кого не нужно?», «Ограничение по скорости движения», «Обозначение осветительными приборами» — на все последующие вопросы мы постараемся найти ответы в этом специальном материале от портала AutoMotoLife.

com

Общие правила как проезжать круговой перекресток

На момент написания этой статьи (2017 год), в правилах установлено наличие 3 разновидностей перекрестков со схожим круговым движением: перекресток, обозначенный знаком «Круговое движение» (4.3), перекресток с двумя знаками «Круговое движение» (4.3) и «Уступите дорогу», а также регулируемый перекресток (светофором или регулировщиком).

Общим советом как проезжать круговой перекресток является движение по наибольшему среди возможного радиуса. Такое движение выгодно наименьшей загруженностью потока (правый край) и обеспечивает наиболее быстрый проезд при интенсивных условиях. Заезжать на круговой перекресток также можно с любой прилагающей к нему полосы, по возможности отдавая предпочтение правому ряду.

В странах с правосторонним движением всё движение по круговым перекресткам осуществляется против часовой стрелки. Даже, если перед перекрестком находился знак обозначающих обратное, принимать к сведенью подобную информацию не требуется (скорее всего, знак был перевёрнут в противозаконных целях).

Кроме того, от водителей, осуществляющих проезд по перекрестку с круговым движением требуется максимальная концентрация, так как велика вероятность оживленного потока, требующего большой расторопности.

Нерегулируемый круговой перекрёсток

Нерегулируемый круговой перекрёсток

Непосредственно перед перекрёстком, в 150-300 метрах (в зависимости нахождения в населенном пункте) располагается комбинация знаков 4.3 и 2.4 («Круговое движение» и «Уступите дорогу». Если с первым всё более-менее ясно, и он обязывает двигаться в направлении по заданным стрелкам, то второй регулирует и определяет приоритет автомобилей во время продвижения по круговому перекрестку.

Заезжая на перекресток, нужно предварительно сбросив скорость до допустимой, включить правый поворотник, перед непосредственным совершением маневра-заезда. Вьезд возможен с любой полосы, при этом приоритет проезда определяется нахождением автомобиля в проезжей прилегающей полосе (с правой полосы – в правую внешнюю, а с левой – в левую внутреннюю).

Далее использование указателя поворота, при продвижении по кругу, не нужно (включать опять необходимо только в случае перестраивания на другую полосу).

Знак 2.4 («Уступи дорогу) обязывает заезжающих в перекрёсток водителей пропускать уже едущих в нем. Иными словами, круг считается главной дорогой и руководствоваться заездом на него нужно в соответствии с установленными правилами. Выезжать с кругового перекрёстка можно только с правой полосы, предварительно включив соответствующий поворотник.

Дорожный знак «Круговое движение» (4.3)

Регулируемый круговой перекрёсток

Очень важно дифференцировать какой тип перекрестка следует преодолеть. Дело в том, что даже для опытного водителя порой трудно определить какой из перекрестков следует. Всё потому, что в случае с нерегулируемой версией кругового перекрестка, может находиться регулируемый пешеходный переход, а расположение обоих в непосредственной близости друг от друга, часто вводит в заблуждение даже бывалого автолюбителя.

Для того чтобы определить какой из типов кругового перекрёстка перед вами, обратите внимания на сопутствующие участку знаки. Пешеходный переход (с регулировкой) перед круговым движением будет объясняться следующей порядочностью дорожных знаков: 5.19.1 /5.19.2 («Пешеходный переход»), и только потом знакомый нам 4.3 / 2.4. В соответствии с этой ситуацией, правила распространяются тоже в выше описанной очередности (сначала руководствуемся сигналом светофора, а потом заезжаем на перекресток с круговым движением).

Дорожный знак «Уступи дорогу» (2.4)

Регулируемый круговой перекрёсток будет сопровождаться знакомой нам комбинацией 4.3 / 2.4, только теперь перед съездом будет находиться светофор, который регулирует движение по кругу. В случае если сигнал светофора является желтым и мигает – то такой перекрёсток не регулируемый и приоритет продвижения по нему определяет наличие всё того же «Уступите дорогу».

Во всех иных ситуациях, водители (и пешеходы) должны руководствоваться сигнальными огнями расположенного на перекрёстке светофора (или регулировщика), даже если те противоречат разметке или дорожным знакам. При въезде на регулируемый перекрёсток, продвигаться по нему следует тоже соблюдая сигнал светофора или распоряжения регулировщика. Выезд с подобного кругового перекрёстка следует осуществлять по сигналу светофора, если таковой не имеется на выезде. В обратном случае покинуть полосу следует не останавливаясь.

Итог

Надеемся этот материал помог вам узнать как проезжать круговой перекресток правильно. При путешествии за границу, где принято левостороннее движение, правила въезда и выезда с кругового поворота также отличаются (учитывайте это заранее). Не соблюдение правил может привести к административной ответственности, или к ущербу для здоровья участников дорожного движения. Будьте аккуратны на дорогах.

6.2 Равномерное движение по окружности — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Описывать центростремительное ускорение и связывать его с линейным ускорением
• Описать центростремительную силу и связать ее с линейной силой
• Решение задач на центростремительное ускорение и центростремительную силу

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты:

• (4) Научные концепции. Учащийся знает и применяет законы, управляющие движением, в различных ситуациях. Ожидается, что студент:
  • (C) анализировать и описывать ускоренное движение в двух измерениях, используя уравнения, включая примеры снарядов и окружностей.
  • (D) рассчитать действие сил на объекты, включая закон инерции, связь между силой и ускорением и природу пар сил между объектами.

Кроме того, в Руководстве по физике для средней школы рассматривается содержание этого раздела лабораторной работы под названием «Круговое и вращательное движение», а также следующие стандарты:

• (4) Научные концепции. Учащийся знает и применяет законы, управляющие движением, в различных ситуациях. Ожидается, что студент:
  • (C) анализировать и описывать ускоренное движение в двух измерениях, используя уравнения, включая примеры снарядов и окружностей.

Основные термины раздела

центробежная сила

центростремительное ускорение

центростремительная сила

равномерное круговое движение

Центростремительное ускорение

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL] Проверьте равномерное круговое движение. Попросите учащихся привести примеры кругового движения. Просмотрите линейное ускорение.

В предыдущем разделе мы определили круговое движение. Простейшим случаем кругового движения является равномерное круговое движение, когда объект движется по круговой траектории на постоянной скорости . Обратите внимание, что, в отличие от скорости, линейная скорость объекта в круговом движении постоянно меняется, потому что он всегда меняет направление. Из кинематики мы знаем, что ускорение есть изменение скорости либо по величине, либо по направлению, либо по тому и другому. Следовательно, объект, совершающий равномерное круговое движение, всегда ускоряется, даже если величина его скорости постоянна.

Вы сами испытываете это ускорение каждый раз, когда едете в машине, когда она поворачивает за угол. Если вы держите руль неподвижно во время поворота и двигаетесь с постоянной скоростью, вы выполняете равномерное круговое движение. Что вы заметите, так это ощущение скольжения (или отбрасывания, в зависимости от скорости) от центра поворота. Это не реальная сила, действующая на вас — это происходит только потому, что ваше тело хочет продолжать движение по прямой линии (согласно первому закону Ньютона), в то время как автомобиль сворачивает с этой прямолинейной траектории. Внутри машины создается впечатление, что вас выталкивает из центра поворота. Эта фиктивная сила известна как центробежная сила. Чем круче кривая и чем больше ваша скорость, тем заметнее становится этот эффект.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Продемонстрируйте круговое движение, привязав груз к веревке и вращая ее. Спросите учащихся, что произойдет, если вы внезапно перережете веревку? В каком направлении будет двигаться объект? Почему? Что это говорит о направлении ускорения? Попросите учащихся привести примеры случаев, когда они столкнулись с центростремительным ускорением.

На рис. 6.7 показан объект, движущийся по круговой траектории с постоянной скоростью. Направление мгновенной тангенциальной скорости показано в двух точках вдоль траектории. Ускорение направлено в сторону изменения скорости; в этом случае он указывает примерно на центр вращения. (Центр вращения находится в центре кругового пути). Если представить, что ΔsΔs становится все меньше и меньше, то ускорение будет равно точно по направлению к центру вращения, но этот случай сложно нарисовать. Мы называем ускорение объекта, движущегося в равномерном круговом движении, центростремительным ускорением a _c , потому что центростремительное означает поиск центра .

Рисунок 6.7 Показаны направления скорости объекта в двух разных точках, и видно, что изменение скорости ΔvΔv указывает примерно на центр кривизны (см. маленькую вставку). Для чрезвычайно малого значения ΔsΔs ΔvΔv указывает точно на центр круга (но это трудно нарисовать). Поскольку ac=Δv/Δtac=Δv/Δt, ускорение также направлено к центру, поэтому a _c называется центростремительным ускорением.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

См. рис. 6.7. На рисунке изображен объект, движущийся по круговой траектории с постоянной скоростью и направлением мгновенной скорости двух точек по траектории. Ускорение направлено в сторону изменения скорости и указывает на центр вращения. Это строго верно только тогда, когда ΔsΔs стремится к нулю.

Теперь, когда мы знаем, что направление центростремительного ускорения направлено к центру вращения, давайте обсудим величину центростремительного ускорения. Для объекта, движущегося со скоростью v по круговой траектории с радиусом r , модуль центростремительного ускорения равен

ac=v2r.ac=v2r.

Центростремительное ускорение больше на высоких скоростях и в крутых поворотах (меньший радиус), как вы, возможно, заметили, управляя автомобилем, потому что автомобиль фактически толкает вас к центру поворота. Но немного удивительно, что a _c пропорционально квадрату скорости. Это означает, например, что ускорение в четыре раза больше при движении по кривой на скорости 100 км/ч, чем на скорости 50 км/ч.

Мы также можем выразить a _c через величину угловой скорости. Подставляя v=rωv=rω в приведенное выше уравнение, мы получаем ac=(rω)2r=rω2ac=(rω)2r=rω2 . Следовательно, величина центростремительного ускорения через величину угловой скорости равна

ac=rω2.ac=rω2.

6,9

Советы для успеха

Уравнение, выраженное в форме a _c = rω ² , полезно для решения задач, где вы знаете угловую скорость, а не тангенциальную скорость.

Виртуальная физика

Божья коровка в 2D

В этой симуляции вы экспериментируете с положением, скоростью и ускорением божьей коровки в круговом и эллиптическом движении. Переключите тип движения с линейного на круговой и наблюдайте за векторами скорости и ускорения. Затем попробуйте эллиптическое движение и обратите внимание, как векторы скорости и ускорения отличаются от векторов кругового движения.

Проверка захвата

Чему равен угол между ускорением и скоростью при равномерном круговом движении? Какое ускорение испытывает тело при равномерном движении по окружности?

1. Угол между ускорением и скоростью равен 0°, и тело испытывает линейное ускорение.
2. Угол между ускорением и скоростью равен 0°, и тело испытывает центростремительное ускорение.
3. Угол между ускорением и скоростью равен 90°, и тело испытывает линейное ускорение.
4. Угол между ускорением и скоростью равен 90°, и тело испытывает центростремительное ускорение.

Центростремительная сила

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Используя ту же демонстрацию, что и раньше, попросите учащихся предсказать отношения между величинами угловой скорости, центростремительного ускорения, массы и центростремительной силы. Предложите учащимся поэкспериментировать, используя веревки разной длины и разного веса.

Поскольку объект, совершающий равномерное круговое движение, испытывает ускорение (за счет изменения направления движения, но не скорости), из второго закона Ньютона мы знаем, что на объект должна действовать результирующая внешняя сила. Поскольку величина ускорения постоянна, постоянна и величина результирующей силы, а поскольку ускорение направлено к центру вращения, то же самое и результирующая сила.

Любая сила или комбинация сил может вызвать центростремительное ускорение. Всего несколько примеров: натяжение веревки на шаре, сила земного притяжения на Луне, трение между дорогой и шинами автомобиля, когда он движется по кривой, или нормальная сила американских горок. след на тележке во время петли.

Компонент любой результирующей силы, вызывающей круговое движение, называется центростремительной силой. Когда результирующая сила равна центростремительной силе, а ее величина постоянна, возникает равномерное круговое движение. Центростремительная сила направлена ​​к центру вращения, как и центростремительное ускорение. Согласно второму закону движения Ньютона, результирующая сила вызывает ускорение массы в соответствии с F _нетто = м a . Для равномерного кругового движения ускорение равно центростремительному ускорению: a = a _c . Следовательно, величина центростремительной силы F _c равна Fc=macFc=mac .

Используя две разные формы уравнения для величины центростремительного ускорения, ac=v2/rac=v2/r и ac=rω2ac=rω2, мы получаем два выражения, включающие величину центростремительной силы FcFc. Первое выражение в терминах тангенциальной скорости, второе в терминах угловой скорости: Fc=mv2rFc=mv2r и Fc=mrω2Fc=mrω2.

Обе формы уравнения зависят от массы, скорости и радиуса кругового пути. Вы можете использовать любое более удобное выражение для центростремительной силы. Второй закон Ньютона также гласит, что объект будет ускоряться в том же направлении, что и результирующая сила. По определению центростремительная сила направлена ​​к центру вращения, поэтому объект также будет ускоряться по направлению к центру. Прямая линия, проведенная от кругового пути к центру круга, всегда будет перпендикулярна тангенциальной скорости. Обратите внимание, что если вы решите первое выражение для р , получится

r=mv2Fc.r=mv2Fc.

Из этого выражения мы видим, что при данной массе и скорости большая центростремительная сила вызывает малый радиус кривизны, то есть крутую кривую.

Рисунок 6,8 На этом рисунке сила трения f служит центростремительной силой F _c . Центростремительная сила перпендикулярна тангенциальной скорости и вызывает равномерное круговое движение. Чем больше центростремительная сила F _c , тем меньше радиус кривизны r и тем острее кривая. Нижняя кривая имеет ту же скорость v , но большая центростремительная сила F _c создает меньший радиус r′r′ .

Смотреть физику

Центростремительная сила и интуиция ускорения

Это видео объясняет, почему центростремительная сила, когда она равна чистой силе и имеет постоянную величину, создает центростремительное ускорение и равномерное круговое движение.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Предупреждение о заблуждении

Некоторые студенты могут путать центростремительную силу и центробежную силу. Центробежная сила — это не реальная сила, а результат ускоряющейся системы отсчета, такой как вращающаяся машина или вращающаяся Земля. Центробежная сила относится к вымышленному центру , убегающему от силы .

Представьте, что вы раскачиваете йо-йо по вертикали по часовой стрелке перед собой, перпендикулярно направлению взгляда. Если струна порвется, как только йо-йо достигнет крайнего нижнего положения, ближайшего к полу. Что будет с йойо после того, как порвется струна?

1. Йо-йо полетит внутрь в направлении действия центростремительной силы.

2. Йо-йо будет лететь наружу в направлении действия центростремительной силы.

3. Йо-йо полетит влево в направлении тангенциальной скорости.

4. Йо-йо полетит вправо в направлении тангенциальной скорости.

Решение задач центростремительного ускорения и центростремительной силы

Чтобы получить представление о типичных величинах центростремительного ускорения, мы проведем лабораторную работу, оценив центростремительное ускорение теннисной ракетки, а затем в нашем первом рабочем примере сравним центростремительное ускорение автомобиля, совершающего поворот, с ускорением свободного падения. Для второго рабочего примера мы рассчитаем силу, необходимую для поворота автомобиля по кривой.

Снап Лаборатория

Оценка центростремительного ускорения

В этом упражнении вы измерите замах клюшки для гольфа или теннисной ракетки, чтобы оценить центростремительное ускорение конца клюшки или ракетки. Вы можете сделать это в замедленном темпе. Напомним, что уравнение для центростремительного ускорения имеет вид ac=v2rac=v2r или ac=rω2ac=rω2.

• Одна теннисная ракетка или клюшка для гольфа
• Один таймер
• Одна линейка или рулетка

Процедура

1. Работа с партнером. Стойте на безопасном расстоянии от партнера, когда он или она размахивает клюшкой для гольфа или теннисной ракеткой.
2. Опишите движение качелей — это равномерное круговое движение? Почему или почему нет?
3. Постарайтесь, чтобы качание было как можно ближе к равномерному круговому движению. Какие коррективы должен был внести ваш партнер?
4. Измерить радиус кривизны. Что вы измеряли физически?
5. Используя таймер, найдите либо линейную, либо угловую скорость, в зависимости от того, какое уравнение вы решите использовать.
6. Каково приблизительное центростремительное ускорение на основе этих измерений? Как вы думаете, насколько они точны? Почему? Как вы и ваш партнер можете сделать эти измерения более точными?

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Замах клюшки для гольфа или ракетки можно сделать очень близким к равномерному круговому движению. Для этого человек должен был бы перемещать его с постоянной скоростью, не сгибая руки. Длина руки плюс длина клюшки или ракетки – это радиус кривизны. Точность измерений угловой скорости и углового ускорения будет зависеть от разрешающей способности используемого таймера и ошибки человеческого наблюдения. Замах клюшки для гольфа или ракетки можно сделать очень близким к равномерному круговому движению. Для этого человек должен был бы перемещать его с постоянной скоростью, не сгибая руки. Длина руки плюс длина клюшки или ракетки – это радиус кривизны. Точность измерений угловой скорости и углового ускорения будет зависеть от разрешающей способности используемого таймера и ошибки человеческого наблюдения.

Проверка захвата

Было ли полезнее использовать уравнение ac=v2rac=v2r или ac=rω2ac=rω2 в этом упражнении? Почему?

1. Должно быть проще использовать ac=rω2ac=rω2, потому что измерение угловой скорости путем наблюдения было бы проще.
2. Должно быть проще использовать ac=v2rac=v2r, поскольку было бы проще измерить тангенциальную скорость посредством наблюдения.
3. Должно быть проще использовать ac=rω2ac=rω2, потому что измерение угловой скорости путем наблюдения будет затруднено.
4. Должно быть проще использовать ac=v2rac=v2r, потому что измерение тангенциальной скорости путем наблюдения будет затруднено.

Рабочий пример

Сравнение центростремительного ускорения автомобиля, огибающего кривую, с ускорением под действием силы тяжести

Автомобиль следует по кривой радиусом 500 м со скоростью 25,0 м/с (около 90 км/ч). Чему равно центростремительное ускорение автомобиля? Сравните центростремительное ускорение для этой довольно плавной кривой, снятой на скорости шоссе, с ускорением под действием силы тяжести ( г ).

Стратегия

Поскольку дана линейная, а не угловая скорость, наиболее удобно использовать выражение ac=v2rac=v2r для нахождения величины центростремительного ускорения.

Решение

Ввод данных значений v = 25,0 м/с и r = 500 м в выражение для a _c дает

ac=v2r=(25. 0м/с)2500м=1,25 м/с2.ac=v2r=(25,0 м/с)2500 м=1,25 м/с2.

Обсуждение

Чтобы сравнить это с ускорением свободного падения ( г = 9,80 м/с ² ), возьмем соотношение ac/g=(1,25 м/с2)/(9,80 м/с2)=0,128ac/ g=(1,25 м/с2)/(9,80 м/с2)=0,128 . Следовательно, ac=0,128gac=0,128g, что означает, что центростремительное ускорение составляет примерно одну десятую ускорения свободного падения.

Рабочий пример

Сила трения на автомобильных шинах, огибающих кривую

1. Рассчитайте центростремительную силу, действующую на автомобиль массой 900 кг, который движется по кривой радиусом 600 м на горизонтальной поверхности со скоростью 25,0 м/с.
2. Статическое трение предотвращает скольжение автомобиля. Найдите величину силы трения между шинами и дорогой, которая позволяет автомобилю пройти поворот без соскальзывания по прямой.
3. Если бы автомобиль скользил, если бы он двигался еще быстрее, каков коэффициент статического трения между шинами и дорогой? Могли бы мы сделать какие-либо выводы о коэффициенте трения покоя, если бы не знали, может ли автомобиль двигаться быстрее по кривой без проскальзывания?

Стратегия и решение для (а)

Мы знаем, что Fc=mv2rFc=mv2r . Следовательно,

Fc=mv2r=(900кг)(25,0м/с)2600м=938Н.Fc=mv2r=(900кг)(25,0м/с)2600м=938Н.

Стратегия и решение для (б)

На изображении выше показаны силы, действующие на автомобиль при движении по кривой. На этой диаграмме автомобиль въезжает на страницу, как показано, и поворачивает налево. Трение действует влево, ускоряя автомобиль к центру кривой. Поскольку трение является единственной горизонтальной силой, действующей на автомобиль, в данном случае оно обеспечивает всю центростремительную силу. Следовательно, сила трения является центростремительной силой в этой ситуации и направлена ​​к центру кривой.

f=Fc=938Nf=Fc=938N

Стратегия и решение для (c)

Если автомобиль вот-вот начнет скользить, трение покоя будет максимальным и f=µsN=µsmgf=µsN=µsmg. Решая для мксмкс, получаем мкс=938900×9,8=0,11 мкс=938900×9,8=0,11. Независимо от того, знаем ли мы максимально допустимую скорость для скругления кривой, мы можем сделать вывод, что это минимальное значение коэффициента.

Обсуждение

Поскольку мы нашли силу трения в части (b), мы могли также найти коэффициент трения, поскольку f=µsN=µsmgf=µsN=µsmg. Трение покоя равно только µsNµsN, когда оно имеет максимально возможное значение. Если бы автомобиль мог двигаться быстрее, трение при заданной скорости было бы таким же, как мы рассчитали, но коэффициент статического трения был бы больше.

Практические задачи

9.

Какое центростремительное ускорение испытывают пассажиры автомобиля, движущегося со скоростью 12 м/с по кривой радиусом 2,0 м?

1. 3 м/с ²

2. 6 м/с ²

3. 36 м/с ²

4. 72 м/с ²

10.

Рассчитайте центростремительное ускорение объекта, следующего по пути с радиусом кривизны 0,2 м и с угловой скоростью 5 рад/с.

1. 1 м/с
2. 5 м/с
3. 1 м/с ²
4. 5 м/с ²

Проверьте свое понимание

11.

Что такое равномерное круговое движение?

1. Равномерное круговое движение — это когда объект ускоряется по круговой траектории с постоянно увеличивающейся скоростью.

2. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с переменным ускорением.

3. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с постоянной скоростью.

4. Равномерное круговое движение — это когда объект движется по круговой траектории с переменной скоростью.

12.

Что из следующего является центростремительным ускорением?

1. Ускорение объекта, движущегося по круговой траектории и направленного радиально к центру круговой орбиты
2. Ускорение объекта, движущегося по круговой траектории и направленного по касательной по круговой траектории
3. Ускорение объекта, движущегося по прямолинейному пути и направленного в направлении движения объекта
4. Ускорение объекта, движущегося по прямолинейному пути и направленного в сторону, противоположную движению объекта

13.

Существует ли результирующая сила, действующая на объект, совершающий равномерное круговое движение?

1. Да, объект ускоряется, поэтому на него должна действовать результирующая сила.

2. Да потому что разгона нет.

3. Нет, потому что есть ускорение.

4. Нет, потому что нет ускорения.

14.

Приведите два примера сил, которые могут вызвать центростремительное ускорение.

1. Сила земного притяжения на Луне и нормальная сила
2. Сила земного притяжения на Луне и натяжение веревки на орбитальном шаре
3. Нормальная сила и сила трения, действующие на движущийся автомобиль
4. Нормальная сила и натяжение веревки на шаре

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте вопросы «Проверьте свое понимание», чтобы оценить, справляются ли учащиеся с целями обучения этого раздела. Если учащиеся борются с определенной задачей, формирующее оценивание поможет определить, какая цель вызывает проблему, и направит учащихся к соответствующему содержанию.

Веб-сайт кабинета физики

Равномерное круговое движение можно описать как движение объекта по окружности с постоянной скоростью. Когда объект движется по кругу, он постоянно меняет свое направление. Из-за этого изменения направления вы можете быть уверены, что объект, совершающий круговое движение, ускоряется (даже если он движется с постоянной скоростью). А в соответствии с законами движения Ньютона на ускоряющийся объект должна действовать неуравновешенная сила. Эта неуравновешенная сила имеет то же направление, что и направление ускорения. Для объектов, находящихся в равномерном круговом движении, результирующая сила и последующее ускорение направлены внутрь. Круговое движение требует чистой внутренней или «центростремительной» силы.

Без чистой центростремительной силы объект не может двигаться по окружности. В самом деле, если силы уравновешены, то движущийся объект продолжает движение по прямой линии с постоянной скоростью. Это можно продемонстрировать, перенося теннисный мяч на плоскую ровную доску. Как только теннисный мяч и доска пришли в движение, они будут продолжать движение в том же направлении с той же скоростью, если только на них не действует неуравновешенная сила. Это демонстрирует первый закон движения Ньютона. Но если к плоской доске приложить неуравновешенную силу, то плоская доска ускорится. Если сила постоянно направлена ​​к точке в центре круга, то плоская доска будет огибать угол по круговой траектории. С другой стороны, мяч будет продолжать двигаться в том же направлении, поскольку на него не действует неуравновешенная сила. Доска выдвинется из-под теннисного мяча. Это показано на анимации слева внизу.

Если же брусок закрепить на доске таким образом, что брусок приложит к шарику неуравновешенную силу, направленную к центру круга, то будет наблюдаться совсем другое явление. С блоком, обеспечивающим нормальную силу, направленную внутрь, мяч может огибать угол по круговой траектории. Блок обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения. При выполнении требования центростремительного движения может происходить равномерное круговое движение. Это показано на анимации справа.

В отсутствие центростремительной силы движущийся объект продолжает движение по прямолинейной траектории.

Под действием центростремительной силы движущийся объект будет ускоряться и изменять свое направление.

Тенденция движущегося объекта двигаться по прямой линии в отсутствие неуравновешенной силы и вращаться по кругу при наличии силы, направленной внутрь (т. . Когда автомобиль делает резкий поворот, пассажиры, как правило, продолжают движение по прямой. Это прямолинейное движение продолжается до тех пор, пока наличие боковой двери или другого пассажира не давит на пассажира, чтобы ускорить его/ее по направлению к центру поворота.