Pirmoji lygtis, kurios mokoma dinamikoje, yra F = ma, kuri yra „jėga lygi masės ir pagreičio“. Ši lygtis apibūdina jėgą, kurią reikia daryti žinomo svorio ar masės objektui, kai jis pagreitinamas arba sulėtėjęs. Jei lenktyninis dviratis, kurio vairuotojas važiuoja 20 mylių per valandą greičiu, turi sustoti per tam tikrą atstumą, galite apskaičiuoti, kiek jėgos bus paveiktos galinio rato ratlankio stabdžių apkaba. Taip pat galite įrodyti, kad greičio padvigubinimas keturis kartus padidina (kvadratų) jėgą, reikalingą sustoti.
Apibrėžkite jėgos taikymo greitį. Šiame pavyzdyje dviratis su motociklininku sveria 210 svarų. Vairuotojas pastebi baltą stabdymo liniją, kuri yra 30 pėdų priešais jį, kai jis paspaudžia stabdį. Kadangi jūs jau žinote greitį, dabar turite pakankamai informacijos, kad apskaičiuotumėte reikiamą stabdymo jėgą.
Išspręskite laiką T, kuris leis apskaičiuoti pagreitį arba šiuo atveju lėtėjimą. Vidutinis greitis per 30 pėdų yra 20 mylių per valandą, padalytas iš dviejų arba 10 mylių per valandą, o tai yra 14,66 pėdos per sekundę. Jei 30 pėdų įveikiama vidutiniu 14,66 pėdos per sekundę greičiu, sustoti reikia 2,045 sekundės.
Pagreitiui išspręskite naudodami 2,045 sekundės 30 pėdų. Kadangi atstumo apskaičiavimas yra D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, pirmojo termino galima nepaisyti, nes visas nuvažiuotas atstumas yra sulėtėjęs iki nulio. Todėl 30 pėdų yra lygus ½ a xT ^ 2, o tai yra 30 = ½ a x 2,045 ^ 2 arba 30 = 1/2 a x 4,18. Pertvarkymas, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 pėdos per sekundę / sek.
Išspręskite jėgą naudodami pagrindinę F = ma lygtį. Jėga F = 210 x 14,35 pėdos per sekundę / sek / 32,2 pėdos per sekundę / sek (sunkio pagreitis) arba 93,58 svaro jėgos, nuolat stabdžio veikiamos ratlankyje 2,045 sekundės, kad sustabdytų dviratį. Tai tikriausiai yra ties praktine šio dviračio galimybių sustoti riba.
Įrodykite, kad greičio padvigubinimas padvigubina reikiamą jėgą. Jei greitis būtų 40 mylių per valandą, sustojimo laikas būtų 1,023 sekundės, visų pirma pusė 2,045 sekundės. D = ½ x a x T ^ 2 terminas paspartintų a = 30 x 2 / 1,046 arba 57,36 pėdos per sekundę / sek. Pagreitį. Todėl F = ma išsivystys iki F = 374,08 svaro, o tai labai neprotinga, jei ant liesos sportinės padangos stabdžių apkaba būtų stabdoma. Šis kvailas raitelis niekada nesustos nuo 40 mylių per valandą 30 pėdų atstumu, ir jie nusiramins tiesiai už stop ženklo.
