Центростремительное ускорение — это ускорение, направленное к центру круговой траектории, по которой движется объект. Оно возникает, когда объект движется по окружности или по криволинейному пути, и отвечает за изменение направления скорости объекта, а не за изменение её величины.
Центростремительное ускорение ( a_c ) можно вычислить по формуле:
[ a_c = \frac{v^2}{r} ]
где:
- ( v ) — скорость объекта,
- ( r ) — радиус кривизны траектории.
В данном случае:
- скорость поезда ( v = 12 ) м/с,
- радиус закругления дороги ( r = 200 ) метров.
Подставим эти значения в формулу:
[ a_c = \frac{(12 \, \text{м/с})^2}{200 \, \text{м}} ]
[ a_c = \frac{144 \, \text{м}^2/\text{с}^2}{200 \, \text{м}} ]
[ a_c = 0.72 \, \text{м/с}^2 ]
Таким образом, центростремительное ускорение поезда, проходящего закругление дороги радиусом 200 метров со скоростью 12 м/с, составляет ( 0.72 \, \text{м/с}^2 ).
Центростремительное ускорение играет важную роль в динамике объектов, движущихся по криволинейным траекториям. Оно обеспечивает необходимую силу, которая заставляет объект менять направление движения. В случае поезда, эта сила создаётся за счёт взаимодействия колёс с рельсами и является важным фактором в проектировании железных дорог, особенно на поворотах, чтобы обеспечить безопасность и комфорт пассажиров.