воскресенье, 20 ноября 2011 г.

Куда поедет велосипед?

Велосипед укреплен в вертикальном положении так, что он не падает и может двигаться. Педали его расположены на одной прямой линии: одна в самой нижней точке, другая - в самой верхней. К нижней педали привязан длинный шнурок. Если вы начнете, находясь сзади велосипеда, как показано на рисунке, натягивать шнурок, то куда велосипед поедет, вперед или назад?
Что будет если потянуть за шнурок?
update
Ответ
Велосипед поедет назад. К колесу приложены две силы, которые нас интересуют: сила P, с которой вы тянете его горизонтально влево, и сила P', возникающая вследствие трения в точке А. Силы эти равные и противоположно направленные. Сила P стремится вращать колесо по часовой стрелке, сила P' - против часовой стрелки. Но сила P приложена к малому радиусу r, а сила P' - к большому радиусу - R. Поэтому действие силы P' будет больше, чем сила P, и колесо начнет вращаться против часовой стрелки, т. е. поедет назад.

Еще две физические задачи:
О двух лодках.
Магдебургские полушария.

16 комментариев:

  1. если модель велосипеда "советская" то назад вроде ...

    ОтветитьУдалить
  2. А как это можно объяснить?

    ОтветитьУдалить
  3. ну я имел ввиду, что сцепка колеса и педаль - односкоростная, где колесо педалей больше чем звездочка на колесе... т.е. за один поворот педалей колесо крутится N оборотов ... если N больше чем 1 (а именно это я имел ввиду под "советской" моделью) то велосипед поедет назад ... вроде ;) эт на глаз прикинул... можно посчитать конечно но лень:)

    ОтветитьУдалить
  4. Допустим, N=2. Когда мы потянем нижнюю педаль назад, звездочки начнут вращаться по часовой стрелке. По идее заднее колесо тоже начнет вращаться по часовой стрелке и велосипед поедет вперед?

    ОтветитьУдалить
  5. Если б велосипед покатился вперед при том, что педаль относительно земли пошла назад, то координата педали относительно земли была бы при езде такая.
    http://i.imgur.com/ap6NW.png
    Т.е. велосипедист был бы вынужден ногами двигать даже больше, чем если бы двигался пешком. Это был бы паршивый велосипед.

    ОтветитьУдалить
  6. Да, "это был бы паршивый велосипед" нифига не обоснование моему ответу. Нужно как-то доказать, что у нормального велосипеда отношение (педали / передняя звездочка) к (колесо / задняя звездочка) всегда меньше единицы.

    ОтветитьУдалить
  7. На велосипед действуют три силы - тяжести, реакции опоры и тяги верёвки. Под действием их должен поехать назад, если тяги хватит преодолеть силу трения покоя и никак иначе )

    ОтветитьУдалить
  8. А разве он не тупо пробуксует на месте?

    ОтветитьУдалить
  9. В принципе, это обычная физическая задача. Нужно рассмотреть силы, которые действуют на заднее колесо, и все станет понятно.

    ОтветитьУдалить
  10. Поедет назад.
    Сила с которой прикладывают усилие к точке крепления педали больше силы оказываемой точкой соприкосновения колеса с землей.
    Поэтому велосипед поедет назад с пробуксовкой колеса.

    ОтветитьУдалить
  11. gpa, под силой точки соприкосновения имеется в виду сила трения? А почему она будет меньше силы прикладываемой к педали?

    ОтветитьУдалить
  12. Вперед.
    Угловая скорость вращения задней звездочки в цепной связи с педалями будет больше угловой скорости вращения педалей за счет меньшего радиуса звездочки. Но радиус заднего колеса больше радиуса педалей, поэтому линейная скорость заднего колеса будет больше линейной скорости педалей, поэтому велосипед поедет вперед. Но только до момента, когда шнурок образует с радиусом педалей одну линию. В этот момент велосипед остановится, и далее, при силе натяжения нити превышающей силу трения колес о поверхность, велосипед двинется назад.

    ОтветитьУдалить
  13. Этот комментарий был удален автором.

    ОтветитьУдалить
  14. Хорошо помогает понять процесс катушка ниток.
    Потянул за нитку - катушка покатилась вперёд.

    ОтветитьУдалить