Obsah
Znalosť sily potrebnej na pohyb automobilu je nevyhnutná pri konštrukcii automobilu alebo iného dopravného zariadenia - od vlakových vozidiel po raketoplány. Našťastie existujú jednoduché fyzikálne zákony, ktoré tento typ pohybu riadia a sú univerzálne použiteľné. Tento článok vysvetľuje druhý Newtonov zákon, ktorý sa týka zrýchlenia automobilu.
Použite druhý Newtonov zákon
Krok 1
Použite druhý Newtonov zákon, ktorý hovorí, že vždy, keď sa dva alebo viac objektov navzájom ovplyvňujú, pôsobí na ne sila. Existujú dva všeobecné typy síl: kontaktné sily (použitá sila, trenie a iné) a sily vzdialenosti alebo poľa (gravitačné, elektrické a magnetické).
Krok 2
Zamerajte sa na silu pôsobiacu na auto. Ak je na rovnom povrchu a trenie je zanedbateľné (čo platí, ak máte nahustené pneumatiky a pohybujete sa pomaly), bude sila potrebná na zrýchlenie daného automobilu daná silou = hmotnosť x zrýchlenie alebo F = M x a . Podľa tejto rovnice bude na pohyb auta stačiť aj veľmi malé množstvo sily, aj keď pomaly.
Krok 3
Pomocou hmotnosti vozidla „M“ v kilogramoch a požadovaného zrýchlenia „a“ v m / s² zadajte parametre do Newtonovej druhej rovnice zákona, aby ste získali požadovanú silu „F“ v m / s², ktorá je ekvivalentná jednotke základná sila, Newton.
Ak je auto na svahu
Krok 1
Okrem sily potrebnej na zrýchlenie zvážte aj kolmú zložku sily zostupnej.
Krok 2
Vypočítajte silu gravitácie smerom dole vynásobením hmotnosti automobilu v kilogramoch konštantným zrýchlením štandardnej gravitácie 9,8 m / s².
Krok 3
Vypočítajte zložku tejto kolmej sily tak, že ju vynásobíte kosínom 90 stupňov mínus sklon, ktorý sa dá nazvať aj théta, ako je to znázornené na obrázku (sklonová sila x cos (90-sklon) = sklonová sila x cos (theta) ) = kolmá zložka sily).
Napríklad: vyššie zobrazený oranžový džíp váži 1 450 kg a stojí v 30-stupňovom stúpaní. Gravitačná sila pôsobiaca na džíp v smere, v ktorom sa môže kotúľať (kolmá zložka sily), je sila náklonu (9,8 x 1 450 = 14 250 Newtonov m / s²) krát kosínus 90 mínus sklon (cos (90 - 30) = 0,5), čo je 14 250 x 0,5 = 7 125 newtonmetrov za sekundu na druhú.
To znamená, že podľa druhého Newtonovho zákona, ak by sa Jeep mohol voľne pohybovať, akceleroval by z kopca na 7 125 Newtonov m / s² vydelených 1 450 kg, čo sa rovná päť metrov za sekundu na druhú. Po sekunde odvalenia sa džíp pohyboval štvorcovou rýchlosťou päť metrov za sekundu.