巨大な滑り台で速く、しかし速すぎない物理学

実際、唯一の違いは、この円形曲線の中心がスライドの上ではなく下にある、下向きにカーブしたパスであることです。 (繰り返しになりますが、灰色の C 字型は、スライド上のライダーのパスと体の円形軌道を表しており、ドットは円の中心です。) つまり、求心加速度も下向きで、下向きです。円の中心。

加速度が方向を切り替えたので、法線力 (N) は 以下 人を地球に向かって下向きに引っ張っている重力の半径方向成分よりも。 垂直抗力が小さくなるとどうなりますか?

ライダーを円形の経路で移動させるには、円の中心を指す正味の力が必要であることに注意してください。 摩擦力は常にスライド パスに接しているため、求心力と呼ばれる正味の半径方向の力は、垂直方向の力 (押しのける力) と重力の成分 (中心に向かって引っ張る力) で構成されます。

ライダーの速度が十分に遅い場合、円を描くように動かすのに非常に大きな求心力は必要ありません。 重力の成分だけで、それを達成するのに十分である可能性があります。 スライドからの通常の力は、押しのける小さな値である可能性があります。

ライダーの速度が速すぎると、重力だけでは円運動を生成できなくなります。 通常の力が必要です また 円の中心に向かって引っ張る。 しかし、スライドはそうではありません。押しのけるだけです。 つまり、滑っている人間は実際には円を描くように動くのではなく、滑り台の表面を離れて宙に浮くとき、放物線状の経路に沿って動きます。少なくとも短時間、滑り台に衝突するまでです。 それがデトロイトのスライド ライダーに起こったことです。

下向きに湾曲した滑り台での人の動きをモデル化してみましょう。 カーブの頂点にいるライダーから始めます。 ある時点で、人がトラックから飛び出し、自由落下する発射体になることがわかります。

乗り始めるときの速度が重要です。 人が十分な速度で下向きのカーブを開始すると、トラックから飛び出しますが、人がトラックから外れる原因となる速度の正確な値は、スライドのカーブの開始角度と終了角度によって異なります。

ライダーをスライドに乗せたままにしたい場合は、ライダーとスライドの間の摩擦係数を大きくする必要があります。 結局、ベル アイル パークを運営するミシガン州天然資源局は、 フェイスブック動画を投稿しました 彼らが行った更新について説明しています。 彼らはまた、ライダーに前かがみになるように促します.これは、公園の従業員がビデオで実演しています.

なぜ水？ 水は実はねばねばしているので、ほんの少し加えるだけで粘着力が増して摩擦が大きくなることがあります。 （もちろん、完全なウォータースライドを作成するのに十分な量を追加すると、摩擦が減少し、ライダーがさらに速くなる可能性がありますが、それには時間がかかります 多く さらに水。）

前かがみになると、各ライダーの体重が足の布袋にかかるようになります。 サックは黄麻布でできており、引っかき傷がつきやすく、多少の摩擦があります。また、すべてのライダーがこれらのサックを着用する必要があるため、ライダーがたまたま着ている衣服よりも一貫性のある既知の表面になります。 前かがみになるように指示することで、その人のシャツを構成する素材ではなく、黄麻布がスライドに接触していることを確認できます。

公園の運営者がさらにクリエイティブになりたい場合は、黄麻布の袋以外のもの (摩擦相互作用を高めるために少しゴムが付いているものなど) を着用してライダーを滑らせることもできます。 また、塗装によって摩擦係数が増加する可能性もあります。

ハッピースライディング！