Comprensione della fisica

Quando fai oscillare un secchio d'acqua in un cerchio verticale, l'acqua sperimenta due forze:

* Gravità: Tirando l'acqua verso il basso.

* Forza centripeta: La forza che mantiene l'acqua in movimento in un percorso circolare.

Per prevenire lo fuoriuscita, la forza centripeta deve essere * maggiore o uguale alla * forza di gravità nella parte superiore del cerchio.

Impostazione delle equazioni

* Centripeta Force (FC): Fc =m * v^2 / r, dove:

* m è la massa dell'acqua

* V è la velocità lineare dell'acqua

* r è il raggio del cerchio (la lunghezza del braccio dello studente)

* Forza di gravità (FG): Fg =m * g, dove:

* G è l'accelerazione dovuta alla gravità (circa 9,8 m/s^2)

Risoluzione per velocità angolare

1. Forze uguali: Nella parte superiore del cerchio, FC =FG per impedire la versamento.

m * v^2 / r =m * g

2. Annullamento di massa: La massa dell'acqua cancella:

v^2 / r =g

3. Velocità lineare alla velocità angolare: Dobbiamo mettere in relazione la velocità lineare (V) con la velocità angolare (ω). La relazione è:v =r * ω

4. Sostituzione e risoluzione per ω:

(r * ω)^2 / r =g

r * ω^2 =g

ω^2 =g / r

ω =√ (g / r)

Calcolo del risultato

* Converti la lunghezza del braccio in metri: 63 cm =0,63 m

* Plug in valori: ω =√ (9,8 m/s^2/0,63 m) ≈ 3,95 rad/s

Risposta: La velocità angolare minima richiesta per prevenire lo scoppio è approssimativamente 3,95 rad/s .