カーブ注意の遊び方
- カーブを選び、カードの質量、速さ、半径、摩擦係数 μ を読もう。
- F = m·v² ÷ r を使い、限界ではそれをグリップ μ·m·g と等しくしよう。
- 答えを入力して走るを押そう。力はタイヤのグリップを、速さは車の速さを決め、半径はカーブを作ります。
- パネルと矢印を見よう。カーブに必要な力がタイヤの出せる力より大きいと、車は大きな円を進み、道路から出ることがあります。
車をカーブにとどめるものは？
カーブを曲がる車は円運動をしているので、カーブの中心に向かう力、つまり向心力 F = m·v² ÷ r が必要です。平らな道路では、それを出せるのはタイヤと路面の間の横向きの摩擦力だけで、摩擦力には上限 μ·m·g があります。m·v² ÷ r ≤ μ·m·g である限り、車はカーブに沿って進みます。限界では v = √(μ·g·r) で、質量は消えるので、重いトラックも軽い車も最高速度は同じです。道路がタイヤの出せる以上の力を必要とするとき、車は外へ飛び出すのではなく、曲がり続けながらもっと大きな円 R = m·v² ÷ (μ·m·g) の上を進み、カーブの外側へふくらんでいきます。
学習のための簡潔なモデル
車は、傾きのない平らな道路を一定の速さで進む点で、空気抵抗はありません。横向きの摩擦力は μ·m·g まで大きくなれます。カーブがそれ以上を必要とするとき、摩擦力はその上限のまま、もっと大きな円の中心を向きます。実際のスリップでは車は減速もします。カーブへの進入、カーブの終わり、道路からのはみ出しは正確に求めます。数値は学習用の例で、交通安全の基準ではありません。