Pierwsze równanie uczone w dynamice to F= ma, które jest „siła równa się masa razy przyspieszenie”. To równanie opisuje siłę, jaka musi być wywierana na obiekt o znanej wadze lub masie, gdy jest przyspieszany lub spowolniony. Jeśli rower wyścigowy z rowerzystą jadącym z prędkością 30 km/h musi zatrzymać się na pewnej odległości, możesz obliczyć, jaka siła zostanie przyłożona do hamulca szczękowego na obręczy tylnego koła. Możesz również udowodnić, że podwojenie prędkości powoduje czterokrotne (kwadraty) siłę potrzebną do zatrzymania się.
Zdefiniuj prędkość, aby wymusić aplikację. W tym przykładzie rower z rowerzystą waży 210 funtów. Jeździec zauważa białą linię zatrzymania, która znajduje się 30 stóp przed nim, kiedy używa hamulca. Ponieważ znasz już prędkość, masz teraz wystarczającą ilość informacji, aby obliczyć wymaganą siłę hamowania.
Wyznacz czas T, który pozwoli Ci obliczyć przyspieszenie lub w tym przypadku opóźnienie. Średnia prędkość na 30 stopach wynosi 20 mil na godzinę podzielone przez dwa lub 10 mil na godzinę, co daje 14,66 stóp na sekundę. Jeśli 30 stóp pokonuje się ze średnią prędkością 14,66 stóp na sekundę, zatrzymanie zajmuje 2,045 sekundy.
Rozwiąż przyspieszenie, używając 2,045 sekundy na pokonanie 30 stóp. Ponieważ obliczenie odległości wynosi D = v (0) x T +1/2 (a) T^2, pierwszy składnik można zignorować, ponieważ cała przebyta odległość jest rozliczana przez opóźnienie do zera. Zatem 30 stóp równa się ½ a xT^2, czyli 30 = ½ a x 2,045 ^2 lub 30 = 1/2 a x 4,18. Zmiana układu, a = 30 x 2/4,18 = 14,35 stóp na sekundę/s.
Znajdź siłę za pomocą podstawowego równania F=ma. Siła F = 210 x 14,35 stopy na sekundę/s / 32,2 stopy na sekundę/s (przyspieszenie grawitacyjne) lub 93,58 funta siły stale przykładanej przez hamulec do obręczy przez 2,045 sekundy, aby zatrzymać rower. Prawdopodobnie jest to praktycznie granica możliwości zatrzymania się tego roweru.
Udowodnij, że podwojenie prędkości czterokrotnie zwiększa wymaganą siłę. Prędkość 40 mil na godzinę spowodowałaby czas zatrzymania wynoszący 1,023 sekundy, w pierwszym przypadku połowę 2,045 sekundy. Składnik D = ½ x a x T^2 dawałby przyspieszenie a = 30 x 2/1,046, czyli 57,36 stóp na sekundę/s. F = ma wyszłoby zatem na F = 374,08 funta, co jest bardzo nierozsądne w przypadku hamulca z zaciskiem na cienkiej oponie wyścigowej. Ten głupi jeździec nigdy nie zatrzymałby się z prędkością 40 mil na godzinę na odcinku 30 stóp i przemknął tuż obok znaku stopu.