فيزياء التحرك بسرعة – ولكن ليس بسرعة كبيرة – على شريحة عملاقة

في الحقيقة ، الاختلاف الوحيد هو أن هذا مسار منحني لأسفل مع مركز هذا المنحنى الدائري أسفل الشريحة بدلاً من أعلاه. (مرة أخرى ، يمثل الشكل الرمادي C مسار المتسابق على الشريحة والمسار الدائري لجسمه ، والنقطة هي مركز الدائرة.) وهذا يعني أن التسارع المركزي يكون أيضًا في الاتجاه الهابط ونحو مركز الدائرة.

نظرًا لأن التسارع قام بتبديل الاتجاهات ، يجب أن تكون القوة العادية (N) أقل من المكون الشعاعي لقوة الجاذبية ، والتي تسحب الشخص لأسفل باتجاه الأرض. ماذا يحدث عندما تقل القوة العمودية؟

تذكر أنه من أجل جعل الراكب يتحرك في مسار دائري ، يجب أن تكون هناك قوة صافية تشير إلى مركز الدائرة ، وهو اتجاه لأسفل لشريحة منحنية لأسفل. نظرًا لأن قوة الاحتكاك تكون دائمًا ماسة لمسار الانزلاق ، فإن هذه القوة الشعاعية الصافية ، والتي نسميها قوة الجاذبية المركزية ، تتكون من القوة العادية (الدفع بعيدًا) ومكون من قوة الجاذبية (السحب باتجاه المركز).

إذا كانت سرعة الفارس بطيئة بدرجة كافية ، فلن تحتاج إلى قوة جاذبية كبيرة جدًا لتحريكها في دائرة. يمكن أن يكون عنصر قوة الجاذبية وحده كافياً لتحقيق ذلك. يمكن أن تكون القوة الطبيعية من الشريحة مجرد قيمة صغيرة تدفع بعيدًا.

إذا زادت سرعة الفارس بسرعة كبيرة ، فلن تكون قوة الجاذبية وحدها كافية لإنتاج حركة دائرية. سوف تحتاج إلى القوة العادية ل ايضا اسحب باتجاه مركز الدائرة. لكن الشرائح لا تفعل ذلك: إنها تبتعد فقط. هذا يعني أن الإنسان المنزلق لن يتحرك في الواقع في دائرة ، ولكن بدلاً من ذلك على طول مسار مكافئ حيث يغادر سطح الشريحة ويصبح محمولًا في الهواء – على الأقل لفترة قصيرة ، حتى يصطدم مرة أخرى بالشريحة. هذا ما حدث لراكبي الشرائح في ديترويت.

لنضع نموذجًا لحركة شخص ما على شريحة منحنية لأسفل. سأبدأ مع متسابق في أعلى منحنى. يمكنك أن ترى أنه في مرحلة ما يطير الشخص بعيدًا عن المسار ويصبح مقذوفًا يسقط بحرية:

فيديو: ريت ألين

سرعة الشخص عند بدء رحلتهم مهمة. إذا بدأ شخص ما في المنحنى الهابط بسرعة عالية بما يكفي ، فسوف يطير بعيدًا عن المسار – لكن القيمة الدقيقة للسرعة التي ستؤدي إلى خروج الشخص عن المسار تعتمد على زاوية البداية والنهاية لمنحنى الشريحة.

إذا كنت ترغب في إبقاء الراكبين على الشريحة ، فأنت بحاجة إلى زيادة معامل الاحتكاك بينهم وبين الشريحة. في النهاية ، قسم الموارد الطبيعية في ميشيغان ، الذي يدير بيل آيل بارك ، نشر مقطع فيديو على Facebook شرحوا التحديثات التي أجروها: “لقد قمنا بتنظيف السطح وبدأنا في رش القليل من الماء على الشريحة بين الركوب للمساعدة في التحكم في السرعة” ، كتبوا. كما أنهم يحثون الدراجين على الانحناء إلى الأمام – وهو ما يوضحه أحد موظفي الحديقة في الفيديو.

لماذا الماء؟ الماء في الواقع لزج نوعًا ما ، لذا فإن إضافة القليل منه يمكن أن يزيد الاحتكاك بسبب طبيعته المتماسكة. (بالطبع ، فإن إضافة ما يكفي لإنشاء منزلق مائي كامل قد يقلل الاحتكاك ويجعل الراكب أسرع – ولكن هذا قد يستغرق كثير المزيد من الماء.)

يمكن أن يساعد الانحناء إلى الأمام في التأكد من أن وزن كل راكب على كيس القماش الموجود على أرجله. الأكياس مصنوعة من الخيش ، وهو خشن ويوفر بعض الاحتكاك – ولأن على جميع الفرسان ارتداء هذه الأكياس ، فإن ذلك يجعل سطحًا معروفًا أكثر تناسقًا من أي ملابس يرتديها الفرسان. إن مطالبتهم بالانحناء إلى الأمام يتأكد من أن الخيش ملامس للشريحة ، وليس المادة التي يتكون منها قميص الشخص – وهو ما سيحدث إذا مالوا للخلف.

إذا أراد مشغلو المتنزهات أن يصبحوا أكثر إبداعًا ، فهناك خيار آخر يتمثل في جعل الدراجين ينزلقون أثناء ارتداء شيء آخر غير أكياس الخيش – ربما شيئًا به القليل من المطاط لزيادة تفاعل الاحتكاك. من الممكن أيضًا أن تزيد طبقة الطلاء من معامل الاحتكاك.

انزلاق سعيد!