Първото уравнение, преподавано в динамиката, е F = ma, което е „силата е равна на масата по ускорение“. Това уравнение описва силата, която трябва да се упражнява върху обект с известна тежест или маса при ускоряване или забавено. Ако състезателен велосипед с ездач, движещ се с 20 мили в час, трябва да спре на определено разстояние, можете да изчислите колко сила ще бъде приложена към спирачката на дебеломера на джантата на задното колело. Можете също така да докажете, че удвояването на скоростта утроява (квадратите) силата, необходима за спиране.
Определете скоростта за принудително прилагане. В този пример велосипедът с неговия ездач тежи 210 килограма. Ездачът отбелязва бяла стоп линия, която е на 30 фута пред него, когато натисне спирачката. Тъй като вече знаете скоростта, вече имате достатъчно информация, за да изчислите необходимата спирачна сила.
Решете за времето T, което ще ви позволи да изчислите ускорението или в този случай забавянето. Средната скорост над 30 фута е 20 мили в час, разделена на две или 10 мили в час, което е 14,66 фута в секунда. Ако 30-те фута са покрити със средна скорост от 14,66 фута в секунда, отнема 2,045 секунди, за да спрете.
Решете за ускорение, използвайки 2.045 секунди, за да покриете 30 фута. Тъй като изчислението на разстоянието е D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, първият член може да бъде игнориран, тъй като цялото изминато разстояние се отчита чрез забавянето до нула. Следователно 30 фута се равняват на ½ a xT ^ 2, което е 30 = ½ a x 2.045 ^ 2 или 30 = 1/2 a x 4.18. Пренареждане, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 фута в секунда / сек.
Решете за сила, като използвате основното уравнение F = ma. Сила F = 210 х 14,35 фута в секунда / сек / 32,2 фута в секунда / секунда (ускорение на гравитацията) или 93,58 паунда сила, последователно приложена от спирачката към джантата за 2,045 секунди, за да спре велосипеда. Това вероятно е точно на практическата граница на възможността на този велосипед да спира.
Докажете, че удвояването на скоростта утроява необходимата сила. Скорост от 40 мили в час би довела до време за спиране от 1,023 секунди, половината от 2,045 секунди на първо място. Срокът D = ½ x a x T ^ 2 би се получил до ускорение от a = 30 x 2 / 1.046 или 57.36 фута в секунда / секунда. Следователно F = ma би се получил до F = 374,08 паунда, много неразумно за спирачка на дебеломер на кльощава състезателна гума. Този глупав ездач никога не би спрял от 40 мили в час на 30-футово разстояние и щяха да минават точно покрай знака за спиране.
