토크는 물체에 가해지는 힘입니다. 이 힘은 물체의 회전 속도를 변화시키는 경향이 있습니다. 자동차는 토크에 의존하여 정지합니다. 브레이크 패드는 휠에 마찰력을 가하여 메인 액슬에 토크를 생성합니다. 이 힘은 액슬의 현재 회전 방향을 방해하여 차량의 전진 이동을 중지시킵니다.
자유 물체 다이어그램을 그립니다. 자유 물체 다이어그램은 하나의 물체를 분리하고 모든 외부 물체를 벡터 또는 비틀림 힘으로 대체합니다. 이를 통해 힘을 합산하고 물체에 작용하는 순 힘과 토크를 결정할 수 있습니다.
운전자가 제동을 시작할 때 차량에 작용하는 모든 힘을 보여줍니다. 중력의 하향 력이 있고 도로가 가하는 상향 력도 있습니다. 이 두 힘은 동일하고 반대이므로 서로 상쇄됩니다. 나머지 힘은 도로에서 가해지는 마찰력으로, 차량의 움직임과 반대 방향으로 수평으로 작용합니다. 예를 들어, 방금 제동을 시작한 2,000kg의 지프를 분석한다고 가정 해 보겠습니다. 다이어그램은 19,620 뉴턴의 두 개의 동일하고 반대되는 수직력을 보여 주며, 합계는 0이고 일부는 결정되지 않은 수평력입니다.
뉴턴의 두 번째 법칙을 사용하여 도로의 수평력을 결정합니다. 물체에 가해지는 힘은 질량에 가속도를 곱한 것과 같습니다. 아마도 제조업체 사양에서 차량의 중량을 알고 있거나 얻을 수 있지만 감속 속도를 계산해야합니다. 이를 수행하는 가장 간단한 방법 중 하나는 브레이크를 처음 적용한 시점부터 해제 지점까지의 평균 감속 속도를 가정하는 것입니다. 감속은 총 속도 변화를 제동 과정 동안 경과 한 시간으로 나눈 값입니다. 지프가 초당 20 미터의 속도에서 5 초 안에 0 미터로 내려 가면 평균 감속은 초당 4 미터가됩니다. 이 감속을 일으키는 데 필요한 힘은 2,000kg * 4m / s / s이며, 이는 8,000 뉴턴과 같습니다.
도로의 힘이 차축에 대해 유발하는 토크를 계산합니다. 토크는 힘에 회전 지점으로부터의 거리를 곱한 값과 같기 때문에 토크는 도로의 힘에 바퀴의 반경을 곱한 값과 같습니다. 도로의 힘은 브레이크에 의해 발생하는 동일하고 반대의 비틀림 반응이므로 제동 토크는 도로에서 가해지는 토크와 크기가 같고 방향이 반대입니다. Jeep의 바퀴의 반경이 0.25m이면 제동 토크는 8,000 N * 0.25m 또는 2,000 뉴턴 미터입니다.
참고 문헌
- "기계를위한 운동학 및 역학"; 찰스 E. Wilson과 J. Peter Sadler; 2003
팁
- 바퀴가 여러 개 있다는 사실과 혼동 될 수 있으며 차량은 각 바퀴에 일정량의 무게를 분산시킵니다. 그러나 총 토크는 여전히 차량을 정지시키는 데 필요한 수평력의 양에만 의존합니다. 앞쪽과 뒤쪽 브레이크 패드가 모두 있고 각 세트가 가하는 토크를 알고 싶다면 각 세트가 전체 토크의 절반에 기여한다고 추정 할 수 있습니다.
저자 정보
오하이오 주 클리블랜드 대도시에 기반을 둔 Brad Painting은 건강, 기술 및 환경 주제에 대해 글을 씁니다. 그의 경험에는 교육 자료 작성, 관리 계획 및 다양한 프리랜서 기사가 포함됩니다. Painting은 오하이오 대학교에서 기계 공학 학사 학위를 받았으며 친환경 건물 설계를 전문으로합니다.