IB Physics 12

Document Sample
IB Physics 12 Powered By Docstoc
					 IB Physics 12

     Mr. Jean
September 25th, 2013
               The plan: 
• Video clip of the day
• Banked Turns without Friction
• Banked Turns with Friction
      Video Clip of the day:
• http://youtu.be/uENITui5_jU 

• https://www.youtube.com/watch?v=3Xc_e
  h-OlvU
Banked turns:
   Frictionless Banked Turns:
• Fnet = Fc 

• Thus 

Fnsinθ      =   (mv2) / r
Fn cos θ            mg 

Fnsinθ       =  (mv2) / r    Too messy! Clean up!
Fn cos θ            mg 
   Frictionless Banked Turns:
• Fnet = Fc 

• Thus 

Fnsinθ      =   (mv2) / r
Fn cos θ            mg 

Fnsinθ       =  (mv2) / r
Fn cos θ            mg 
• With some simplification we can see that 
  this reduces to something decent. 

tan θ = v2 
         rg

   This is the maximum speed an object can 
   move around a banked turn without 
   friction. 
              Example #1:
• A curve has a radius of 50 meters and a 
  banking angle of 15. What is the critical, 
  speed (the speed for which no friction is 
  required between the car's tires and the 
  surface) for a car on this curve? 
   Frictionless Banked Turns:
• Mr. Jean invents a stupid sport for this next year’s 
  Olympics. It is called Rollerblading on ice. The track is 
  circular with a radius of 6 meters. The track has a slope 
  of 25 degrees and the coefficient of friction between the 
  rollerblades and the ice is 0. 

• What is the maximum speed which Olympic competitors 
  will be able to reach (assuming they somehow get to this 
  speed)?

• What would be the world record lap time? 
               Lap times
• What happens if a lap time is slower than 
  _____ seconds?

• What happens if a lap time is quicker than 
  _____ seconds? 
  Frictionless Banked Turns:
• Rollerblading on ice. The track is circular 
  with a radius of 6 meters. The track has a 
  slope of 90 degrees and the coefficient of 
  friction between the rollerblades and the 
  ice is 0. 
• θ = 90 degrees à AAAAAAAA!!!!!!!!
• θ = 89.9 degrees à 183.64m/s
•   θ = 89 degrees  à 58.1m/s
•   θ = 75 degrees à 14.1m/s
•   θ = 60 degrees à 10.1m/s
•   θ = 45 degrees à 7.67m/s
•   θ = 30 degrees à 5.83m/s
•   θ = 1 degrees à 1.01m/s
Conical Pendulum Motion:
  Conical Pendulum Motion:
• T = Tension in Newton's

• T cos θ is balanced by the object's weight, 
  mg. 

  – Thus  T * cos(θ) = mg
  Conical Pendulum Motion:
• T sin θ that is the unbalanced central force 
  that is supplying the centripetal force 
  necessary to keep the block moving in its 
  circular path: 

  – Thus  T sin θ = Fc = mac. 

  – Thus T sin θ = Fc = (mv2)
                             r 
• How long does it take for the object to 
  complete one complete circle? 

• HINT:  v = 2 π r f
Banked Turns with Friction:
    Important assumptions for
    Banked turns with Friction: 

• Fnet = Fc = Ff + Fg

•   Let’s look at the frictional force first:
     •   Ff = μ * Fn     
     •   Ff = μ * Fg * cos (10)
•   Ff = μmg cos(Θ)
         Fnet = Fc = Ff + Fg
Let’s look at the gravitational force:
     •   Fg = Fg * sin(10)


•   Ff = μmg sin(10)
Banked Curves (with friction)
• The Problem:  A car with the mass of 
  1500kg is traveling in uniform circular 
  motion along a circular curve with radius of 
  50 meters on a road that is banked at 10 
  degrees. The coefficient of friction is 0.4. 

• What is the maximum velocity in which this 
  car can take the curve?
• Finding the sum of all center seeking 
  forces. (Use previous diagram to highlight forces) 
Frictional Force:
Gravitational Force:
Centripetal Force:

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:2
posted:7/14/2014
language:English
pages:33