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Title [Chloe Kim] critical speed of the roller coaster
AP Physics 1, Circular Motion 23
Author har*** Date Posted 2025-04-15 오후 10:12:12
롤러코스터가 360도를 도는 레일의 정상에서 카트의 속도가 딱 0이 되면 정상에서 자유낙하 운동을 하나요? 아니면 레일을 쭉 타고 내려오나요?
2025-04-21 오후 11:36:09

안녕하세요!

 

질문에 모순이 있습니다!

360도 회전하는 레일의 정상에서 카트의 속도는 절대로 0이 될 수 없습니다!!

 

Vertical loop를 통과하기 위해서 필요한 최소한의 속도가 있습니다.

 

위로 올라가면서 contact가 약해지겠죠? (Normal force가 점점 감소하게 됩니다)

위로 돌라가던 중, normal force가 0이 되면 contact가 떨어져 vertical loop를 통과하지 못하게 됩니다.

 

올라가다가 딱 정상에서 normal force가 0이 되면 아슬아슬하게 vertical loop를 통과하게 됩니다! (이때가 minimum speed입니다)

따라서 정상에서 gravitational force 밖에 존재하지 않는다는 뜻이고, gravitational force가 center를 가리키고 있어서

mg=mv^/R이 됩니다. 즉, minimum speed는 입니다.

 

따라서 정상에서 속도가 0이 되는 일은 없습니다!

속도가 0이 되기 전에 vertical loop에서 떨어지게 될거에요.

 

도움되셨기를 바랍니다!

-클로이쌤-

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