Ensimmäinen dynamiikassa opetettu yhtälö on F = ma, joka on "voima on yhtä suuri kuin massa kertaa kiihtyvyys". Tämä yhtälö kuvaa voimaa, joka on kohdistettava esineeseen, jonka paino tai massa on tiedossa sen kiihtyessä tai hidastunut. Jos kilpapyörän, jonka kuljettaja ajaa nopeudella 20 mailia tunnissa, on pysähdyttävä tietyllä etäisyydellä, voit laskea, kuinka paljon voimaa takapyörän vanteen jarrusatulaan kohdistetaan. Voit myös todistaa, että kaksinkertaistuva nopeus nelinkertaistaa (neliöt) pysäyttämiseen tarvittavan voiman.
Määritä voiman levityksen nopeus. Tässä esimerkissä polkupyörä kuljettajansa kanssa painaa 210 kiloa. Ratsastaja huomaa valkoisen pysäytysviivan, joka on 30 jalkaa hänen edessään, kun hän käyttää jarrua. Koska tiedät jo nopeuden, sinulla on nyt tarpeeksi tietoa tarvittavan jarrutusvoiman laskemiseksi.
Ratkaise aika T, jonka avulla voit laskea kiihtyvyyden tai tässä tapauksessa hidastuvuuden. Keskimääräinen nopeus 30 jalan yli on 20 mph jaettuna kahdella tai 10 mph, mikä on 14,66 jalkaa sekunnissa. Jos 30 jalkaa peitetään keskinopeudella 14,66 jalkaa sekunnissa, pysähtyminen kestää 2,045 sekuntia.
Ratkaise kiihtyvyys käyttämällä 2,045 sekuntia peittämään 30 jalkaa. Koska etäisyyden laskenta on D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, ensimmäinen termi voidaan jättää huomiotta, koska hidastuminen nollaan vastaa kaikkia kuljettuja matkoja. Siksi 30 jalkaa on ½ a xT ^ 2, mikä on 30 = ½ a x 2,045 ^ 2 tai 30 = 1/2 a x 4,18. Järjestely uudelleen, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 jalkaa sekunnissa / s.
Ratkaise voima F = ma -perusyhtälöllä. Voima F = 210 x 14,35 jalkaa sekunnissa / s / 32,2 jalkaa sekunnissa / s (painovoiman kiihtyvyys) tai 93,58 kiloa voimaa, jota jarru on jatkuvasti kohdistanut vanteeseen 2,045 sekunnin ajan pyörän pysäyttämiseksi. Tämä on luultavasti polkupyörän pysähtymiskyvyn käytännön rajalla.
Osoita, että nopeuden kaksinkertaistaminen nelinkertaistaa vaaditun voiman. Nopeus 40 mailia tunnissa johtaisi pysähtymisaikaan 1,023 sekuntia, puolet 2,045 sekunnista. Termi D = ½ x a x T ^ 2 toimisi kiihtyvyydeksi a = 30 x 2 / 1,046 tai 57,36 jalkaa sekunnissa / s. Siksi F = ma saisi F = 374,08 kiloa, mikä on erittäin kohtuutonta laihan kilparenkaan jarrusatulalle. Tämä tyhmä ratsastaja ei koskaan pysähtynyt 40 mph: sta 30 jalan etäisyydellä, ja he juovat heti stop-merkin ohi.