Model horské dráhy (Dostředivá síla)

Tato simulace ukazuje jednoduchý experiment s modelem horské dráhy s lopingem. Aby se předešlo příliš složitým výpočtům, je nutné uvažovat kruhový tvar, který má vstup a výstup rovný. Tyto předpoklady nejsou vhodné pro skutečnou horskou dráhu, protože vedou k extrémním a náhlým změnám sil, které by mohly v takové smyčce způsobit značné riziko zranění cestujících. Je třeba dodat, že třecí síly jsou v simulaci zanedbány, stejně jako vlastní rotace kuličky.

V podstatě mohou nastat tři základní případy:

• Je-li počáteční výška kutálející se koule maximálně stejně vysoká, jako je poloměr smyčky, dochází k periodickému kmitání jako u kyvadla. V tomto případě není spuštění a zastavení příliš užitečné, a proto jsou tyto případy vynechány.
• Je-li počáteční výška větší než poloměr kružnice, ale menší než 2,5násobek poloměru, kulička se po spuštění a přechodu na kruhovou dráhu zpočátku vystupuje po pravé straně smyčky nahoru, ale poté spadne dolů.
• Pokud je počáteční výška alespoň 2,5násobek poloměru, kulička smyčku zdolá a přes levou část kruhové dráhy dojede k výstupu.

Základní parametry lze nastavit tlačítky vpravo. Horní tlačítko „Reset” nastaví simulaci do počátečního stavu. Pomocí druhého tlačítka lze simulaci spustit, zastavit a pokračovat v simulaci. Dva přepínače níže umožňují zvolit mezi 5× a 50× zpomaleným pohybem. Pod těmito přepínači jsou k dispozici čtyři vstupní pole, a to pro poloměr smyčky, počáteční výšku, tíhové zrychlení a hmotnost kuličky. Položky musí být potvrzeny klávesou Enter. Hodnoty mimo povolený rozsah se změní na přípustné. Ve spodní části můžete tlačítky nastavit kupř. zda má být vyznačen vektor rychlosti. Je zde také na výběr, zda se má zobrazit tíhová síla, síla od položky nebo tangenciální a dostředivá síla. Nakonec můžete nastavit, zda má být zobrazena výsledná síla i s příslušným rovnoběžníkem.

V animační oblasti vedle experimentálního nastavení jsou zobrazeny dvoje hodiny. Horní hodiny ukazují čas, který uplynul od začátku experimentu. Dolní hodiny se spouští až, když kulička poprvé projde nejnižším bodem kruhové dráhy. Hodnoty důležitých veličin jsou zobrazeny ve spodní části animační oblasti. Vpravo od tohoto jsou dvě srovnávací šipky, které slouží jako měřítko pro velikost rychlosti a síly ve výkresu.