Cum se calculează Forța de la viteza

conținut

Ceea ce aveți nevoie

Prima ecuație învățat în dinamică este F = ma care este „forta egala cu masa de accelerare.“ Această ecuație descrie forța care trebuie exercitată asupra unui obiect de greutate cunoscută sau în masă, deoarece este accelerat sau decelerat. În cazul în care o bicicletă de curse cu un călăreț care călătoresc la 20 de mile pe oră, trebuie să se oprească într-o anumită distanță, puteți calcula cât de mult forța va fi aplicată cleștilor de frână pe marginea roții din spate. Puteți dovedi, de asemenea, că dublarea vitezei cvadruple (pătrate) forța necesară pentru a opri.

Ceea ce aveți nevoie

Calculator
Compendiu de formule de fizică

Definiți viteza pentru a forța de aplicare. În acest exemplu, bicicleta cu călărețul cântărește 210 de lire sterline. Călărețul observă o linie de oprire alb, care este de 30 de picioare în fața lui atunci când el se aplică frâna. Din moment ce stii deja viteza, acum aveți suficiente informații pentru a calcula forța de frânare necesară.

Puteți calcula forța pentru a opri această bicicletă.
Rezolva pentru timpul T, ceea ce va permite să se calculeze accelerație, sau în acest caz, decelerare. Viteza medie peste 30 de picioare este de 20 mph împărțită la doi, sau 10 mph, care este de 14,66-picioare pe secundă. În cazul în care cele 30 de picioare sunt acoperite cu o viteză medie de 14,66-picioare pe secundă, atunci este nevoie de 2,045 secunde pentru a opri.

frânele auto se aplică forța de oprire a vehiculelor.
Rezolva pentru accelerare folosind 2,045 secunde pentru a acoperi 30 de picioare. Deoarece calculul distanței este D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, primul termen poate fi ignorat, deoarece toate distanța parcursă este reprezentat de decelerare la zero. Prin urmare, 30 de picioare este egal cu ½ xT ^ 2, care este de 30 = ½ x 2,045 ^ 2 sau 30 = 1/2 x 4.18. Re-aranjarea, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 picioare pe secundă / sec.
Solve pentru forța folosind F = ma ecuația de bază. Forța F = 210 x 14,35 picioare pe secundă / sec / 32,2 picioare pe secundă / sec (accelerația gravitațională) sau 93.58 livre de forță aplicată în mod constant de frână la jantă de 2,045 secunde pentru a opri bicicleta. Aceasta este, probabil, chiar la limita practică a capacității acestei biciclete de a opri.
Dovedește că dublarea vitezei cvadruple forța necesară. A 40 mile pe oră viteză ar avea ca rezultat un timp de oprire de 1,023 secunde, o jumătate de 2,045 secunde in prima instanta. D = ½ x o x T ^ 2 Termenul va lucra la o accelerare a = 30 x 2 / 1,046 sau 57,36 picioare pe secundă / sec. Prin urmare, F = ma va lucra la F = 374.08 de lire sterline, foarte nerezonabile pentru o frână etrier pe o anvelopă de curse slab. Acest călăreț nebun nu s-ar opri de la 40 mph in distanta de 30 de picioare, și ar dungă chiar pe lângă semnul de stop.

Accelerarea spre intersecție.