普通物理学
此工具帮助您理解速度、曲线半径和倾斜角之间的关系,以确保安全通过弯曲路径。
探索计算倾斜角的真实场景。
为特定半径的高速公路出口匝道设计目标车辆速度。
V: 25 m/s
R: 300 m
计算汽车在倾斜赛道弯道上的最大安全速度。
R: 150 m
θ: 15 deg
给定速度和最大倾斜角,确定铁路轨道的最小曲线半径。
V: 120 km/h
θ: 5 deg
找到自行车场中骑手所需的倾斜角。
V: 50 km/h
R: 25 m
tan(θ) = v²/rg
将车辆简化为单个点(其质心)。实际上,车辆高度、悬架动力学和轮胎特性等因素会影响力。然而,对于大多数实际工程目的,此公式为设计提供了高度准确和可靠的基线。Fg = mg
),垂直向下作用,和法向力 (Fn
),垂直于倾斜表面作用。在理想转弯(无摩擦)中,我们将法向力分解为两个分量:垂直分量 (Fn * cos(θ)
) 和水平分量 (Fn * sin(θ)
)。Fn * cos(θ) = mg
。由此,我们得到 Fn = mg / cos(θ)
。Fc
):Fc = Fn * sin(θ)
。向心力的公式是 Fc = mv² / r
。Fc
和 Fn
的表达式代入水平力方程,我们得到:mv² / r = (mg / cos(θ)) * sin(θ)
。质量 m
从两边抵消:v² / r = g * (sin(θ) / cos(θ))
。由于 tan(θ) = sin(θ) / cos(θ)
,方程简化为众所周知的公式:tan(θ) = v² / (r * g)
。v = sqrt(r * g * tan(θ))
r = v² / (g * tan(θ))