วิธีการคำนวณแรงจากความเร็ว

กำหนดความเร็วในการบังคับใช้งาน ในตัวอย่างนี้ จักรยานที่มีคนขี่หนัก 210 ปอนด์ ผู้ขับขี่สังเกตเห็นเส้นหยุดสีขาวซึ่งอยู่ข้างหน้าเขา 30 ฟุตเมื่อเขาเหยียบเบรก เนื่องจากคุณรู้ความเร็วอยู่แล้ว ตอนนี้คุณจึงมีข้อมูลเพียงพอที่จะคำนวณแรงเบรกที่ต้องการ

หาเวลา T ซึ่งจะทำให้คุณสามารถคำนวณความเร่งหรือในกรณีนี้คือการลดความเร็ว ความเร็วเฉลี่ยในช่วง 30 ฟุตคือ 20 ไมล์ต่อชั่วโมงหารด้วยสองหรือ 10 ไมล์ต่อชั่วโมงซึ่งเท่ากับ 14.66 ฟุตต่อวินาที หากวิ่งได้ 30 ฟุตด้วยความเร็วเฉลี่ย 14.66 ฟุตต่อวินาที ก็จะใช้เวลา 2.045 วินาทีในการหยุด

แก้ความเร่งโดยใช้ 2.045 วินาทีเพื่อให้ครอบคลุม 30 ฟุต เนื่องจากการคำนวณระยะทางคือ D = v (0) x T +1/2 (a) T^2 ระยะแรกสามารถละเว้นได้ เนื่องจากระยะทางที่วิ่งได้ทั้งหมดจะคิดด้วยการชะลอตัวเป็นศูนย์ ดังนั้น 30 ฟุตจึงเท่ากับ ½ a xT^2 ซึ่งก็คือ 30 = ½ a x 2.045 ^2 หรือ 30 = 1/2 a x 4.18 จัดเรียงใหม่ a = 30 x 2/4.18 = 14.35 ฟุตต่อวินาที/วินาที

หาแรงโดยใช้สมการพื้นฐาน F=ma แรง F = 210 x 14.35 ฟุตต่อวินาที/วินาที / 32.2 ฟุตต่อวินาที/วินาที (ความเร่งของแรงโน้มถ่วง) หรือแรง 93.58 ปอนด์ที่เบรกไปที่ขอบล้ออย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 2.045 วินาทีเพื่อหยุดจักรยาน นี่อาจอยู่ในขีดจำกัดของความสามารถของจักรยานคันนี้ในการหยุด

พิสูจน์ว่าการเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าจะเพิ่มแรงที่ต้องการเป็นสี่เท่า ความเร็ว 40 ไมล์ต่อชั่วโมงจะส่งผลให้เวลาหยุด 1.023 วินาที ครึ่งหนึ่งของ 2.045 วินาทีในอินสแตนซ์แรก เทอม D = ½ x a x T^2 จะใช้อัตราเร่ง a = 30 x 2/1.046 หรือ 57.36 ฟุตต่อวินาที/วินาที F = ma ดังนั้น F = 374.08 ปอนด์ ซึ่งไม่สมเหตุผลมากสำหรับเบรกก้ามปูบนยางรถแข่งแบบบาง นักบิดที่โง่เขลาคนนี้ไม่เคยหยุดจาก 40 ไมล์ต่อชั่วโมงในระยะทาง 30 ฟุต และพวกเขาจะแซงขวาผ่านป้ายหยุด