Koppel is een kracht die op een object wordt uitgeoefend; deze kracht heeft de neiging om ervoor te zorgen dat het object zijn rotatiesnelheid verandert. Een auto is afhankelijk van het koppel om tot stilstand te komen. De remblokken oefenen een wrijvingskracht uit op de wielen, waardoor een koppel op de hoofdas ontstaat. Deze kracht belemmert de huidige draairichting van de as, waardoor de voorwaartse beweging van de auto stopt.
Teken een vrijlichaamsdiagram. Een vrijlichaamsdiagram isoleert één object en vervangt alle externe objecten door vector- of torsiekrachten. Hiermee kunt u krachten optellen en de netto kracht en koppel bepalen die op een object inwerken.
Toon alle krachten die op het voertuig inwerken wanneer de bestuurder begint te remmen. Er is de neerwaartse zwaartekracht en er is ook de opwaartse kracht die door de weg wordt uitgeoefend. Deze twee krachten zijn gelijk en tegengesteld, dus ze heffen elkaar op. De resterende kracht is de wrijvingskracht die wordt uitgeoefend door de weg, die horizontaal werkt in de richting tegengesteld aan de beweging van het voertuig. Stel dat u bijvoorbeeld een Jeep van 2.000 kilogram analyseert die net begint te remmen. Je diagram zou twee gelijke en tegengestelde verticale krachten van 19.620 Newton laten zien, die samen nul vormen, en een onbepaalde horizontale kracht.
Bepaal de horizontale kracht van de weg met behulp van de tweede wet van Newton: de kracht op een object is gelijk aan de massa maal de versnelling. Waarschijnlijk weet of kunt u het gewicht van het voertuig uit de specificaties van de fabrikant halen, maar u moet de vertragingssnelheid berekenen. Een van de eenvoudigste manieren om dit te doen, is uit te gaan van een gemiddelde vertraging vanaf het moment dat de remmen voor het eerst worden gebruikt, tot het moment van loslaten. De vertraging is dan de totale snelheidsverandering gedeeld door de tijd die is verstreken tijdens het remmen. Als de Jeep in 5 seconden van een snelheid van 20 meter per seconde naar 0 meter per seconde zou gaan, zou de gemiddelde vertraging 4 meter per seconde per seconde zijn. De kracht die nodig is om deze vertraging te veroorzaken is gelijk aan 2.000 kg * 4 m/s/s, wat gelijk is aan 8.000 Newton.
Bereken het koppel dat de kracht van de weg om de as veroorzaakt. Omdat het koppel gelijk is aan de kracht maal de afstand vanaf het draaipunt, is het koppel gelijk aan de kracht van de weg maal de straal van het wiel. De kracht van de weg is de gelijke en tegengestelde torsiereactie die wordt veroorzaakt door de remmen, dus het remkoppel is even groot en tegengesteld aan het koppel dat door de weg wordt uitgeoefend. Als het wiel van de Jeep een straal van 0,25 meter heeft, is het remkoppel gelijk aan 8.000 N * 0,25 m, ofwel 2.000 Newtonmeter.
Referenties
- "Kinematica en dynamiek voor machines"; Karel E. Wilson en J. Peter Sadler; 2003
Tips
- U kunt in de war raken met het feit dat er meerdere wielen zijn en dat het voertuig een bepaald gewicht over elk wiel zal verdelen. Het totale koppel hangt echter nog steeds alleen af van de hoeveelheid horizontale kracht die nodig is om het voertuig te stoppen. Als er zowel voor- als achterremblokken zijn en u het koppel wilt weten dat door elke set wordt uitgeoefend, kunt u schatten dat elke set de helft van het totale koppel bijdraagt.
Over de auteur
Brad Painting, gevestigd in de metropool Cleveland, Ohio, schrijft over onderwerpen op het gebied van gezondheid, technologie en milieu. Zijn ervaring omvat het schrijven van trainingsmateriaal, managementplannen en diverse freelance artikelen. Painting heeft een Bachelor of Science in werktuigbouwkunde behaald aan de Ohio University en is gespecialiseerd in het ontwerpen van groene gebouwen.