Förstå fysiken

När du svänger en hink med vatten i en vertikal cirkel upplever vattnet två krafter:

* tyngdkraft: Dra vattnet nedåt.

* Centripetal Force: Kraften som håller vattnet rör sig i en cirkulär stig.

För att förhindra spill måste centripetalkraften vara * större än eller lika med * tyngdkraften på toppen av cirkeln.

Ställa in ekvationerna

* Centripetal Force (FC): Fc =m * v^2 / r, där:

* m är vattnet på vattnet

* v är den linjära hastigheten i vattnet

* r är cirkelns radie (studentens arm)

* tyngdkraft (FG): Fg =m * g, var:

* g är accelerationen på grund av tyngdkraften (cirka 9,8 m/s^2)

Lösning för vinkelhastighet

1. lika krafter: Överst på cirkeln, FC =FG för att förhindra spill.

m * v^2 / r =m * g

2. Avbrytande massa: Vattenmassan avbryter:

v^2 / r =g

3. linjär hastighet till vinkelhastighet: Vi måste relatera linjär hastighet (v) till vinkelhastigheten (ω). Förhållandet är:v =r * Ω

4. Ersätt och lösning för ω:

(r * ω)^2 / r =g

r * ω^2 =g

ω^2 =g / r

ω =√ (g / r)

Beräkna resultatet

* Konvertera armlängden till mätare: 63 cm =0,63 m

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

Svar: Den minsta vinkelhastigheten som krävs för att förhindra spill är ungefär 3,95 rad/s .