Kako izračunati silo iz hitrosti

Prva enačba, ki se uči v dinamiki, je F = ma, ki je "sila enaka masi in pospešku." Ta enačba opisuje silo, ki mora delovati na predmet z znano težo ali maso, ko je pospešen oz upočasnjeno. Če se mora dirkalno kolo s kolesarjem, ki potuje s hitrostjo 20 kilometrov na uro, ustaviti na določeni razdalji, lahko izračunate, koliko sile bo pritisnjeno na zavoro čeljusti na obroču zadnjega kolesa. Prav tako lahko dokažete, da podvojitev hitrosti štirikrat poveča (kvadrate) silo, potrebno za zaustavitev.

Določite hitrost za prisilno nanašanje. V tem primeru kolo s svojim voznikom tehta 210 kilogramov. Ko kolesar pritisne na zavoro, opazi belo črto, ki je pred njim 30 metrov. Ker hitrost že poznate, imate zdaj dovolj informacij za izračun zahtevane zavorne sile.

Rešite čas T, ki vam bo omogočil izračun pospeška ali v tem primeru pojemka. Povprečna hitrost čez 30 čevljev je 20 mph, deljena z dvema ali 10 mph, kar je 14,66 čevljev na sekundo. Če je 30 čevljev pokrito s povprečno hitrostjo 14,66 čevljev na sekundo, potem traja 2,045 sekunde, da se ustavi.

instagram story viewer

Rešite pospešek z uporabo 2,045 sekunde, da pokrijete 30 čevljev. Ker je izračun razdalje D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, je prvi člen mogoče prezreti, saj se celotna prevožena razdalja upošteva pojemek na nič. Zato je 30 čevljev enako ½ a xT ^ 2, kar je 30 = ½ a x 2.045 ^ 2 ali 30 = 1/2 a x 4,18. Preurejanje, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 čevljev na sekundo / sek.

Rešimo za silo z uporabo osnovne enačbe F = ma. Sila F = 210 x 14,35 čevljev na sekundo / sek / 32,2 čevljev na sekundo / sek (pospešek gravitacije) ali 93,58 kilogramov sile, ki jo zavora 2,045 sekunde dosledno pritiska na platišče, da zaustavi kolo. To je verjetno prav na praktični meji zmožnosti tega kolesa, da se ustavi.

Dokaži, da podvojitev hitrosti štirikrat poveča potrebno silo. Hitrost 40 milj na uro bi povzročila čas ustavitve 1,023 sekunde, v prvi polovici pa 2,045 sekunde. Izraz D = ½ x a x T ^ 2 bi deloval do pospeška a = 30 x 2 / 1,046 ali 57,36 čevljev na sekundo / sek. F = ma bi se torej znašel na F = 374,08 kilograma, kar je zelo nerazumno za zavorno čeljust na suhi dirkalni gumi. Ta nespametni jahač se nikoli ne bi ustavil s hitrosti 30 km / h na razdalji 30 metrov in bi šel tik mimo znaka stop.

Teachs.ru
  • Deliti
instagram viewer