圓周運動物理模擬
調整下方參數,觀察桌面上的物體如何尋找穩定的運動軌道。
模擬狀態
桌面物體質量 (m): 3.0 kg (固定)
目標軌道半徑 (r): 計算中...
目前軌道半徑: 尚未開始
物理原理:如何計算平衡軌道半徑?
當桌面上的物體 m 進行穩定的等速率圓周運動時,代表作用在其上的力量達到了平衡。這個運動所需要的向心力 (Fc) 完全由繩子的張力 (T) 提供。
1. 繩子張力 (T):繩子的張力來自於懸掛物 M 的重量。因此,T = M × g 其中 g 是重力加速度 (在此模擬中設為 10 m/s²)。
2. 所需向心力 (Fc):物體 m 以速率 v 在半徑為 r 的軌道上運動,所需的向心力為 Fc = m × v² / r
3. 力量平衡:在穩定軌道上,張力就等於所需的向心力,即 T = Fc。
M × g = m × v² / r
4. 求解半徑 (r):透過移項,我們可以得到計算穩定軌道半徑的公式:
r = (m × v²) / (M × g)
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