Den første ligning, der undervises i dynamik, er F = ma, hvilket er "kraft svarer til massetider acceleration." Denne ligning beskriver den kraft, der skal udøves på et objekt med kendt vægt eller masse, når det accelereres eller decelereret. Hvis en racercykel med en rytter, der kører 20 miles i timen, skal stoppe inden for en bestemt afstand, kan du beregne, hvor meget kraft der vil blive påført tykkelsesbremsen på baghjulets kant. Du kan også bevise, at fordobling af hastighed firdobler (kvadrater) den krævede kraft til at stoppe.
Definer hastigheden til at tvinge applikationen. I dette eksempel vejer cyklen med sin rytter 210 pund. Rytteren bemærker en hvid stoplinie, der ligger 30 meter foran ham, når han trækker bremsen. Da du allerede kender hastigheden, har du nu nok information til at beregne den krævede bremsekraft.
Løs for tid T, som gør det muligt for dig at beregne acceleration eller i dette tilfælde deceleration. Den gennemsnitlige hastighed over 30 fod er 20 km / t divideret med to eller 10 km / t, hvilket er 14,66 fod per sekund. Hvis de 30 fod er dækket med en gennemsnitlig hastighed på 14,66 fod per sekund, tager det 2,045 sekunder at stoppe.
Løs til acceleration ved hjælp af 2.045 sekunder til at dække 30 fod. Da afstandsberegningen er D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, kan den første sigt ignoreres, da al tilbagelagt afstand tages i betragtning ved decelerationen til nul. Derfor er 30 fod lig med ½ a xT ^ 2, hvilket er 30 = ½ a x 2.045 ^ 2 eller 30 = 1/2 a x 4.18. Omarrangering, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 fod pr. Sekund / sek.
Løs for kraft ved hjælp af F = ma grundligning. Kraft F = 210 x 14,35 fod pr. Sekund / sek / 32,2 fod pr. Sekund / sek (tyngdeacceleration) eller 93,58 pund kraft, der konsekvent påføres af bremsen på fælgen i 2.045 sekunder for at stoppe cyklen. Dette er sandsynligvis lige ved den praktiske grænse for denne cykels evne til at stoppe.
Bevis, at fordobling af hastigheden fordobler den krævede kraft. En hastighed på 40 km i timen ville resultere i en stoppetid på 1.023 sekunder, halvdelen af 2.045 sekunder i første omgang. D = ½ x a x T ^ 2-udtrykket vil fungere til en acceleration på a = 30 x 2 / 1.046 eller 57,36 fod pr. Sekund / sek. F = ma ville derfor regne til F = 374,08 pund, meget urimeligt for en tykkelsesbremse på et tyndt racerdæk. Denne tåbelige rytter ville aldrig stoppe fra 40 km / t i 30 fods afstand, og de stryger lige forbi stopskiltet.
