竖直面内圆周运动演示实验

动态对比:轻绳模型(只能提供拉力) vs 轻杆模型(能提供拉力和支持力)

轻绳模型 (Light String)

当前状态: 圆周运动
当前速度 v: 0.00 m/s
绳子拉力 F_拉: 0.00 N

轻杆模型 (Light Rod)

当前状态: 圆周运动
当前速度 v: 0.00 m/s
杆作用力 F_N: 0.00 N

实验控制台

重力 G
轨道作用力 F_N

核心物理公式与临界条件

1. 向心力基础公式:
Fₙ = m(v² / r) = mω²r = m(4π²r) / T²

2. 最高点受力方程:
F_轨道 + mg = m(v² / r)

3. 能通过最高点的临界条件:
🔸 轻绳模型:因绳只能拉不能推 (F_拉 ≥ 0)
    得出临界速度:v ≥ √(gr) ≈ 3.13 m/s
🔹 轻杆模型:因杆既能拉也能推支持 (F_N 可正可负)
    得出临界速度:v ≥ 0 m/s