Indhold
At kende den nødvendige styrke til at flytte en bil er afgørende for at konstruere bilen eller ethvert andet transportmiddel - fra togvogne til rumfærger. Heldigvis er der enkle fysiske love, der styrer denne type bevægelse og er universelt anvendelige. Denne artikel forklarer Newtons anden lov, da den vedrører acceleration af en bil.
Brug Newtons anden lov
Trin 1
Brug Newtons anden lov, der siger, at når to eller flere objekter interagerer med hinanden, er der en kraft, der virker på dem. Der er to generelle typer kræfter: kontaktkræfter (anvendt kraft, friktion og andre) og afstands- eller feltkræfter (tyngdekraft, elektrisk og magnetisk).
Trin 2
Fokuser på den kraft, der påføres bilen. Hvis det er på jævnt underlag, og friktionen er ubetydelig (hvilket er sandt, hvis du har oppumpede dæk og bevæger dig langsomt), vil den krævede kraft til at fremskynde denne bil gives af kraften = masse x acceleration eller F = M x a . Ifølge denne ligning vil selv en meget lille mængde kraft være nok til at bevæge en bil, omend langsomt.
Trin 3
Brug bilens "M" -masse i kg og den ønskede "a" -acceleration i m / s², og indtast parametrene i Newtons anden lovligning for at opnå den krævede "F" -kraft i m / s², hvilket svarer til enheden grundlæggende kraft, Newton.
Hvis bilen er på skråninger
Trin 1
Overvej den vinkelrette komponent i den nedadgående kraft ud over den krævede kraft til at accelerere.
Trin 2
Beregn den nedadgående kraft forårsaget af tyngdekraften ved at multiplicere bilens masse i kg med den konstante acceleration af standard tyngdekraften, 9,8 m / s².
Trin 3
Beregn komponenten af denne vinkelrette kraft ved at gange den med cosinus på 90 grader minus hældningen, som også kan kaldes en theta, som vist i figuren (hældningskraft x cos (90-hældning) = hældningskraft x cos (theta ) = lodret komponent af kraften).
For eksempel: den orange jeep, der er vist ovenfor, vejer 1.450 kg og står stille i en 30 graders hældning. Tyngdekraften, der virker på jeepen i den retning, den kan rulle i (den lodrette komponent af kraften) er hældningskraften (9,8 x 1.450 = 14.250 Newton m / s²) gange cosinus på 90 minus hældningen (cos (90-30) = 0,5), hvilket er 14.250 x 0,5 = 7.125 newtonmeter pr. Sekund i anden.
Dette betyder, at hvis jeepen var fri til at rulle, ifølge Newtons anden lov, ville den accelerere ned ad bakke til 7.125 Newton m / s² divideret med 1.450 kg, hvilket svarer til fem meter pr. Sekund i anden. Efter et sekund af rullende bevægede jeepen sig fem meter pr. Sekund i anden.