Cuplul este o forță exercitată asupra unui obiect; această forță tinde să facă obiectul să-și schimbe viteza de rotație. O mașină se bazează pe cuplu pentru a opri. Plăcuțele de frână exercită o forță de frecare pe roți, ceea ce creează un cuplu pe puntea principală. Această forță împiedică direcția de rotație actuală a osiei, oprind astfel mișcarea înainte a mașinii.
Desenați o diagramă cu corp liber. O diagramă cu corp liber izolează un obiect și înlocuiește toate obiectele externe cu forțe vectoriale sau de torsiune. Acest lucru vă permite să sumați forțele și să determinați forța netă și cuplul care acționează asupra unui obiect.
Arătați toate forțele care acționează asupra vehiculului pe măsură ce șoferul începe să frâneze. Există forța gravitației descendente și există și forța ascendentă exercitată de drum. Aceste două forțe sunt egale și opuse, deci se anulează reciproc. Forța rămasă este forța de frecare exercitată de drum, care acționează orizontal în direcția opusă mișcării vehiculului. De exemplu, să presupunem că analizați un Jeep de 2.000 de kilograme care tocmai a început să frâneze. Diagrama dvs. ar arăta două forțe verticale egale și opuse de 19.620 Newtoni, care însumează până la zero și o forță orizontală nedeterminată.
Determinați forța orizontală a drumului folosind a doua lege a lui Newton - forța asupra unui obiect este egală cu masa sa de accelerarea sa. Probabil că știți sau puteți obține greutatea vehiculului din specificațiile producătorului, dar va trebui să calculați rata de decelerare. Una dintre cele mai simple modalități de a face acest lucru este să presupunem o rată medie de decelerare de la momentul în care frânele sunt aplicate pentru prima dată, până la punctul de eliberare. Decelerația este apoi schimbarea totală a vitezei împărțită la timpul scurs în timpul procesului de frânare. Dacă Jeep-ul ar trece de la o viteză de 20 metri pe secundă la 0 metri pe secundă în 5 secunde, decelerarea medie ar fi de 4 metri pe secundă pe secundă. Forța necesară pentru a provoca această decelerare este egală cu 2.000 kg * 4 m / s / s, ceea ce este egal cu 8.000 Newtoni.
Calculați cuplul cauzat de forța drumului în jurul osiei. Deoarece cuplul este egal cu forța de distanța față de punctul de rotație, cuplul este egal cu forța drumului de ori cu raza roții. Forța drumului este reacția de torsiune egală și opusă cauzată de frâne, astfel încât cuplul de frânare este egal în mărime și opus în direcție cuplul exercitat de drum. Dacă roata Jeep-ului are o rază de 0,25 metri, cuplul de frânare este egal cu 8.000 N * 0.25 m sau 2.000 Newton-metri.
Referințe
- "Cinematică și dinamică pentru mașini"; Charles E. Wilson și J. Peter Sadler; 2003
sfaturi
- S-ar putea să vă confundați cu faptul că există mai multe roți, iar vehiculul va distribui o anumită cantitate de greutate peste fiecare. Cu toate acestea, cuplul total depinde în continuare doar de cantitatea de forță orizontală necesară pentru oprirea vehiculului. Dacă există atât plăcuțe de frână față, cât și spate și doriți să cunoașteți cuplul exercitat de fiecare set, puteți estima că fiecare set contribuie la jumătate din cuplul total.
Despre autor
Cu sediul în zona metropolitană Cleveland, Ohio, Brad Painting scrie despre subiecte de sănătate, tehnologie și mediu. Experiența sa include scrierea de materiale de instruire, planuri de management și diverse articole independente. Pictura a obținut o licență în inginerie mecanică de la Universitatea Ohio și este specializată în proiectarea clădirilor ecologice.