Известно, что велосипедист на повороте наклоняется. Угол наклона зависит от скорости движения (возрастает с её увеличением) и от радиуса окружности (возрастает с его уменьшением при одной и той же скорости движения). Зависит ли угол наклона от массы велосипедиста, т.е. должен ли угол наклона быть одинаковым при одной и той же скорости для отца и его десятилетнего сына? Ответ обоснуйте.
Изобразим все силы, действующие на велосипедиста: сила тяжести , сила реакции опоры , сила, которая может обеспечить движение велосипедиста по окружности − сила трения .
Согласно законам статики, для того, чтобы велосипедист не потерял равновесие, необходимо, чтобы равнодействующая сил и была направлена по прямой, проходящей через центр тяжести велосипедиста, эти силы направлены под углом 90° друг к другу.
;
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме:
;
Спроецируем уравнение на координатные оси:
ось X: ;
ось Y: 0 = N − mg;
N = mg;
ma = μmg;
;
;
;
.
Таким образом, угол наклона зависит от скорости движения, радиуса окружности и не зависит от массы велосипедиста.