Почему автобус кренится на повороте
Платформа медленно наклоняется. Первым падает высокий узкий автобус, затем низкий, последним широкий. Так же — на повороте.
Вращайте сцену мышью, колесом меняйте масштаб. Нажмите «Запустить».
Что показывает опыт
На повороте автобус ведёт себя так, будто гравитация наклонилась в сторону. Он опрокидывается, когда вертикаль, проведённая через центр масс, выходит за колёса. Чем выше центр масс и чем уже колея, тем раньше это случится.
Как провести
- Нажмите «Запустить»: платформа начинает медленно наклоняться.
- Запишите угол наклона, при котором упал каждый автобус.
- Сравните: у какого автобуса угол наибольший и почему?
Вопросы для обсуждения
- Почему двухэтажные автобусы ездят по поворотам медленнее?
- Как водитель может сделать груз на крыше менее опасным?
Объяснение
Тело опрокидывается, когда угол наклона φ достигает tg φ = (b/2)/h, где b — ширина, h — высота центра масс. У высокого автобуса tg φ = 0,45/0,7, φ ≈ 33°, у низкого 52°, у широкого (2,4 м) 60°. На повороте с радиусом R и скоростью v боковое ускорение a = v²/R «наклоняет» эффективную тяжесть на угол tg φ = a/g, поэтому опрокидывание начинается при v² = g·R·(b/2h).
Повторите дома
Поставьте на книгу высокую узкую коробку и низкую широкую, медленно наклоняйте книгу и сравните, какая упадёт первой.
Что изменить в редакторе
- Сделайте «низкий» автобус таким же высоким, как первый.
- Уменьшите скорость наклона платформы вдвое.