摩托车压弯为啥不会倒?李永乐老师讲向心力与力矩

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-07 22:24

        最近呢有个小朋友问我一个问题,他说呢在摩托车比赛的时候,转弯时车手都要压弯。所谓压弯呢就是身体要斜过来,逐渐靠近地面。说为什么转弯的时候身体要这个样子呢?今天我们就在研究一下这个问题,我们呢首先就来介绍一下这个摩托车转弯的问题啊,摩托车转弯。我们知道呢在转弯的过程之中啊,其实是需要向心力的。我们首先呢把这张图画一下,比如我一个摩托车啊,他在拐弯儿,这摩托车呢是这个样子的。

        后呢有一个车手啊,这个车手呢坐在摩托车上啊,两个手把这把啊,然后呢脚蹬在这儿,他身体要转弯,为什么呢?因为他要往这边转,对吧?咱们就来分析分析他为什么要转弯啊。我们首先来研究一下这个车手的受力情况。我们假设呢摩托车的车手和这个车呀,他们共同的重心在这个位置,那么他们会受到一个重力的作用。M小G。同时呢,因为这个车在地面上,所以会受到一个地面的支持力。N所以首先我们知道根据力平衡的观点啊,根据利益平衡的观点。在数值方向上应该有一个力平衡方程,也就是重力。

        等于支持力,这是第一个叫力平衡方程,对吧?但是你同时还要注意,也有一个水平方向的方程水平方向什么方程呢?这个摩托车想往这边转,必须要向心力啊,那谁给他提供向心力呢?显而易见是靠地面的摩擦力,对不对?摩擦力提供的向心力。如果我们取这个摩托车为参照物的话,会出现惯性离心力。就是说好像有一个力啊,把它往外拽一下。这个叫惯性离心力,惯性离心力大小跟向经理一样,是MOV方比R啊。也就是说呢如果我们以摩托车为参照的话,这个摩擦力会和离心力抵消。如果我们以地面为参照的话,没有离心力摩擦。

        立体功效经理。但不管怎么说,水平方向的平衡方程应该是摩擦力等于向心力。MV方比R好,这两个方程呢就是利益的平衡方程。不过从立的平衡方程,我们就无法解释为什么这个人要斜过来的,对不对?那我们就要涉及到第二个问题。第二个问题叫做列举的平衡方程。例举的平衡方程。啊,什么叫列举呢?我们知道啊,如果有一个物体,它受到两个相反方向,但是不贡献的利益,这个物体就会转。比如说啊我这里有一个ipad。

        啊,这个ipad呢,如果我上面的地方又推下面的力,往左推,这个ipad就会转过来,对吧?这两个例只要是等大反向且不贡献的,就会构成一对力偶。而这个力偶的力矩大小呢是等于力的大小,再乘以他们之间的间距。列举越大,那么转动的效果就越明显。我们来看这个摩托车的车手在转弯的过程中也有两对的,有哪两对儿啊?一个是重力和支持力构成了一个理由,对吧?还有一个是摩擦力和惯性离心力。他们两个构成了一对力偶,那么这个力偶到底有多大呢?我们首先研究什么,他们之间的距离啊,我们假设这个摩托车的重心到接触底面之间的高度叫H这个斜边叫H。

        我们把中间这个三角形画出来啊,这个高度呢叫H斜边的长度,叫H啊,我们假设这个车手啊与竖直方向转了一个角度叫cate。那么根据内错角相等这个交易也是C的。根据三角函数的概念,我们就知道这个对边有多长,这个对边应该是sanct再乘以H对吧?啊,上一次的成员H也就是重力和支持力之间的间距啊。那么这个点有多少呢?这个边啊应该是qc cet乘以hq cs的成员H是谁的距离呀?是摩擦力和惯性离心力的距离,对吧?所以这个例举平衡啊,我们就可以知道了。首先第一对例举啊就是重力和支持力的例句,重力和支持历史等大反向的。他的例举大小应该等于历程。

        以歼巨利。叫mg在乘以二者之间的间距,重力和支持力的间距应该是这个也就是这边3nctr成H对吧?3C的长H。好,那么这一对例举会使得摩托车怎么转动呢?这一段例举啊会使摩托车这样转,这样转是什么,转逆时针对吧?逆时针。好,我们再来看还有什么例句啊,还有一对例举呢是摩擦力和惯性离心力的地区啊,摩擦力,还有呢就是离心力。啊,是这样两个力的力矩,这个力矩大小有多大呢?他应该等于leader大小MOV方比2V是速度,而是转弯的半径就立志大小再乘以二者之间的间距。是这个检局对吧?也就是这个距离。

        who SC塔乘以H咱们再看啊,这个例举会使得摩托车怎么转动,这个利率存在是摩托车会这么转,这是他顺时针转动。对吧,顺时针转到好这两个例举啊,一个是使摩托车逆时针转,一个省摩托车顺时针转。他们俩如果平衡了这个摩托社就不转动了,对不对?所以。我们应该有一个平衡方程,平衡的时候啊,应该是M一等于M2啊,让这两个数相等。这两个数据一旦箱呢,我们就可以计算出。摩托车转弯的速度大小了,速度等于根号下GR摊子铁C的贪欲的是正切啊,等于3A除以Q在这里边的V呢就是摩托车的速度,G是重力加速度,而是转弯半径。C的呢是偏执的角度。

        所以啊我们就知道如果呀这个转弯的半径R比较大。或者呢倾斜的角度非常大,那就意味着这个摩托车的速度会比较大,对不对?所以你看那个赛车手在转弯的时候啊,如果他特别特别靠近地面,就是这个角度啊,这个C的角度特别特别大。那就说明啊他的速度可能会比较大啊,我们通过一张照片,其实可以估算出这个车手到底多大速度。综上所述啊这个摩托车的车手之所以要斜过来,主要是为了抵抗这个摩擦力和离心力构成的。例句,如果你不斜过来,没有重力的。只需抵消的话,这个人因为摩擦力和离心力的作用就会翻过去,对吧?啊,所以为了防止这种现象,这车手一定要斜过来呢。

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