Крутящий момент - это сила, действующая на объект; эта сила имеет тенденцию заставлять объект изменять свою скорость вращения. Автомобиль полагается на крутящий момент, чтобы остановиться. Тормозные колодки оказывают на колеса силу трения, которая создает крутящий момент на главной оси. Эта сила препятствует текущему направлению вращения оси, тем самым останавливая движение автомобиля вперед.
Нарисуйте диаграмму свободного тела. Схема свободного тела изолирует один объект и заменяет все внешние объекты векторными или скручивающими силами. Это позволяет суммировать силы и определять чистую силу и крутящий момент, действующие на объект.
Покажите все силы, действующие на автомобиль, когда водитель начинает тормозить. Есть нисходящая сила тяжести и восходящая сила, действующая со стороны дороги. Эти две силы равны и противоположны, поэтому они нейтрализуют друг друга. Оставшаяся сила - это сила трения дороги, действующая горизонтально в направлении, противоположном движению транспортного средства. В качестве примера предположим, что вы анализируете джип весом 2000 кг, который только что начал тормозить. Ваша диаграмма покажет две равные и противоположные вертикальные силы в 19 620 Ньютонов, которые в сумме равны нулю, и некоторую неопределенную горизонтальную силу.
Определите горизонтальную силу дороги, используя второй закон Ньютона - сила, действующая на объект, равна его массе, умноженной на его ускорение. Предположительно, вы знаете или можете получить вес автомобиля из спецификаций производителя, но вам нужно будет рассчитать скорость замедления. Один из простейших способов сделать это - предположить среднюю скорость замедления с момента первого нажатия на тормоза до момента отпускания. Таким образом, замедление - это общее изменение скорости, деленное на время, прошедшее во время процесса торможения. Если бы джип снизился со скорости 20 метров в секунду до 0 метров в секунду за 5 секунд, то его среднее замедление составило бы 4 метра в секунду в секунду. Сила, необходимая для этого замедления, равна 2 000 кг * 4 м / с / с, что равно 8 000 ньютонов.
Вычислите крутящий момент, который сила дороги вызывает вокруг оси. Поскольку крутящий момент равен силе, умноженной на расстояние от точки вращения, крутящий момент равен силе дороги, умноженной на радиус колеса. Сила дороги представляет собой равную и противоположную крутящую реакцию, вызываемую тормозами, поэтому тормозной момент равен по величине и противоположен по направлению крутящему моменту, прилагаемому дорогой. Если колесо джипа имеет радиус 0,25 метра, тормозной момент равен 8000 Н * 0,25 м, или 2000 Ньютон-метров.
Рекомендации
- «Кинематика и динамика машин»; Чарльз Э. Уилсон и Дж. Питер Сэдлер; 2003
Советы
- Вы можете запутаться в том, что колес несколько, и транспортное средство распределяет определенный вес на каждое из них. Однако общий крутящий момент по-прежнему зависит только от величины горизонтальной силы, необходимой для остановки транспортного средства. Если есть и передние, и задние тормозные колодки, и вы хотите знать крутящий момент, прилагаемый каждым комплектом, вы можете оценить, что каждый комплект дает половину общего крутящего момента.
об авторе
Брэд Живопись, проживающий в столичном городе Кливленд, штат Огайо, пишет о здоровье, технологиях и окружающей среде. Его опыт включает написание учебных материалов, управленческих планов и различных статей для фрилансеров. Живопись получила степень бакалавра наук в области машиностроения в Университете Огайо и специализируется на проектировании экологичных зданий.
