VI.6Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 15 m, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Một người...

Để giải bài toán này, ta sẽ áp dụng định lý Newton II cho chuyển động cấp động học của đối tượng trong vòng xiếc.

Gọi $\vec{F}$ là lực hướng tâm mà vòng xiếc tác động lên đối tượng, $\vec{P}$ là lực áp lực của vòng xiếc lên đối tượng và $\vec{N}$ là lực phản xạ của vòng xiếc lên đối tượng. Ta có phương trình:

$\vec{F} = \vec{P} + \vec{N}$

Ở điểm thấp nhất trên vòng xiếc, áp lực $\vec{P}$ sẽ hướng lên và trái ngược với trọng lực $\vec{mg$. Vì tốc độ không đổi nên lực hướng tâm $\vec{F}$ sẽ cung cấp đủ lực cần thiết để duy trì chuyển động của đối tượng.

Áp dụng vào định lý Newton II ta có:

$F_{ht} = m\frac{v^2}{r} = -P + N$

Suy ra:

$N = mg + m\frac{v^2}{r} = 95\left ( \frac{15^2}{15} + 10 \right ) = 2,375$ N

Vậy lực ép của xe đạp lên vòng xiếc tại điểm thấp nhất là 2,375 N.