Зміст
Знання сили, необхідної для руху автомобіля, має важливе значення для проектування автомобіля або будь-якого іншого транспортного засобу - від вагонів поїздів до космічних човників. На щастя, існують прості фізичні закони, які регулюють цей тип руху і є загальноприйнятними. Ця стаття пояснює другий закон Ньютона, оскільки він стосується прискорення автомобіля.
Використовуйте другий закон Ньютона
Крок 1
Використовуйте другий закон Ньютона, який говорить, що всякий раз, коли два або більше об’єктів взаємодіють між собою, на них діє сила. Існує два загальних типи сил: контактні сили (прикладена сила, сила тертя та інші) та сили відстані або поля (сила тяжіння, електрична та магнітна).
Крок 2
Зосередьтеся на зусиллі, прикладеному до автомобіля. Якщо воно знаходиться на рівному майданчику, а тертя незначне (що вірно, якщо у вас надуті шини і рухаєтесь повільно), сила, необхідна для прискорення цього автомобіля, надаватиметься через силу = маса х прискорення або F = М х а . Згідно з цим рівнянням, навіть дуже малої сили буде достатньо для руху автомобіля, хоча і повільно.
Крок 3
Використовуючи масу автомобіля "М" у кілограмах та бажане прискорення "а" в м / с², введіть параметри у друге рівняння закону Ньютона, щоб отримати необхідну силу "F" у м / с², що еквівалентно одиниці основна сила, Ньютон.
Якщо машина на схилі
Крок 1
Розглянемо перпендикулярну складову низхідної сили на додаток до сили, необхідної для прискорення.
Крок 2
Обчисліть силу зниження, спричинену силою тяжіння, помноживши масу автомобіля в кілограмах на постійне прискорення середньої ваги, 9,8 м / с².
Крок 3
Обчисліть складову цієї перпендикулярної сили, помноживши її на косинус 90 градусів мінус нахил, який також можна назвати тетою, як показано на малюнку (сила нахилу х cos (90-нахил) = сила нахилу х cos (тета ) = перпендикулярна складова сили).
Наприклад: показаний вище помаранчевий джип важить 1450 кг і нерухомо стоїть на 30 градусах. Сила тяжіння, що діє на джип у напрямку, в якому він може котитися (перпендикулярна складова сили), - це сила нахилу (9,8 х 1450 = 14 250 Ньютонів м / с²), помножена на косинус 90 мінус нахил (cos (90-30) = 0,5), що становить 14 250 х 0,5 = 7 125 ньютон-метрів на секунду в квадраті.
Це означає, що згідно з другим законом Ньютона, якби Джип міг вільно котитися, він би розігнався вниз до 7125 ньютонів м / с², розділений на 1450 кг, що дорівнює п’яти метрам в секунду в квадраті. Після секунди катання джип рухався зі швидкістю п’ять метрів на секунду в квадраті.