2014-05-29
Шарик, наполненный гелием, прикреплен нитью к полу вагона, движущегося с постоянной скоростью $v = 100 км/ч$ по окружности радиусом $R = 2,3 км$. На какой угол $\alpha$ и в какую сторону от вертикали отклоняется нить?
Решение:
Шарик вместе со всем вагоном совершает равномерное движение по окружности радиусом $R$ с центростремительным ускорением $a =v^{2}/R$, направленным горизонтально к центру окружности, следовательно , нить отклоняется в ту же сторону на угол
$tg \alpha=\frac{a}{g}=\frac{v^{2}}{gR}$
Подставляя данные из условия задачи, получаем
$tg \alpha \approx 3,4 \cdot 10^{-2}$
Для таких малых значении тангенса справедливо $tg \alpha \approx \alpha$, так что
$\alpha \approx 3,4 \cdot 10^{-2} рад \approx 2^{\circ}$
Итак, нить отклоняется в сторону центра окружности, по которой движется вагон, на угол $\alpha \approx 2^{\circ}$ от вертикали.