§ 120. «Американские горки»При криволинейном движении вагонетки по так называемым «американским горкам» (рис. 192, а) ускорение возникает в результате действия как силы притяжения Земли, так и силы, обусловленной непосредственным соприкосновением. Первая — это сила тяжести Рис. 192. а) Аттракцион «американские горки», б) Силы, действующие в нижней и верхней точках «американских горок» Посмотрим, с какой силой рельсы действуют на вагонетку в самой верхней ( Различие реакции опоры в разных точках пути обусловлено тем, что рельсы в нижней и верхней точках пути оказываются по-разному деформированными. В этом можно было бы убедиться рассуждениями, подобными тем, которыми мы воспользовались при рассмотрении деформаций желоба в §117. По третьему закону Ньютона вагонетка в свою очередь давит на рельсы с силой Итак, сила, с которой тело действует на подставку (вагонетка на рельсы) при движении по криволинейному пути, лежащему в вертикальной плоскости, не остается постоянной, а зависит от скорости движения и от формы пути. Мы могли бы обнаружить эти изменения, поместив на тележку, движущуюся по «американским горкам», груз, лежащий на пружинных весах (рис. 193). Если тележка неподвижна, то сила тяжести Рис. 193. При движении через вершину «американской горки» показание пружинных весов меньше силы тяжести, действующей на груз. Этот опыт еще раз иллюстрирует то обстоятельство, которое мы подчеркивали в § 55. При измерении на пружинных весах вес тела оказывается равным силе тяжести только в том случае, если весы и взвешиваемое тело покоятся (либо движутся без ускорения). Если весы и тело обладают ускорением, направленным вниз, то вес тела оказывается меньше силы тяжести. Наоборот, если ускорение весов и тела направлено вверх, то вес тела оказывается больше силы тяжести. 120.1. Найдите соотношение между радиусом кривизны
|