Dinamiche del movimento circolare: applicazioni

Quando un'auto si muove in un percorso circolare a velocità costante, le forze che agiscono sono la forza di attrito statico, il suo peso e la forza normale.

In direzione orizzontale, la forza di attrito statico radiale fornisce la forza centripeta necessaria per il movimento circolare ed è il prodotto del coefficiente di attrito e della forza normale.

In direzione verticale, la forza normale è uguale al peso dell'auto.

Sostituendo N e risolvendo la velocità, si può ottenere la velocità massima dell'auto.

Oltre questa velocità, l'attrito statico si riduce e il veicolo sbanda verso l'esterno.

Pertanto, le piste da corsa progettate per i viaggi ad alta velocità hanno curve sopraelevate. La pendenza stradale con un angolo di inclinazione maggiore aiuta il veicolo a viaggiare a velocità più elevate senza fare affidamento sull'attrito.

Su una strada sopraelevata, la componente di forza normale orizzontale che agisce verso il centro della curva fornisce la forza centripeta, mentre la componente di forza normale verticale bilancia il peso dell'auto.

Dividendo le due equazioni, si ottiene un'espressione per l'angolo di inclinazione richiesto e la velocità massima dell'auto.