• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Hur man beräknar kraft från hastighet

    Den första ekvationen som lärs ut i dynamiken är F = ma som är "kraften är lika med massa gånger acceleration". Denna ekvation beskriver den kraft som måste utövas på ett objekt av känd vikt eller massa, eftersom den accelereras eller retarderas. Om en racercykel med en åkare som reser vid 20 miles per timme måste stanna inom ett visst avstånd, kan du beräkna hur mycket kraft som ska appliceras på bromsbromsen på bakhjulets kant. Du kan också bevisa att dubblingshastigheten fyrdubblar (kvadrater) den kraft som krävs för att stoppa.

    Definiera hastigheten för att tvinga applikationen. I detta exempel väger cykeln med sin ryttare 210 pund. Ryttaren noterar en vit stopplinje som är 30 meter framför honom när han använder bromsen. Eftersom du redan känner till hastigheten har du nu tillräcklig information för att beräkna den nödvändiga bromskraften.

    Lös för tiden T, som gör det möjligt att beräkna acceleration eller i detta fall retardation. Den genomsnittliga hastigheten över 30 fot är 20 mph dividerad med två eller 10 mph, vilket är 14,66-fot per sekund. Om de 30 foten är täckta med en genomsnittlig hastighet på 14,66-fot per sekund, tar det 2.045 sekunder att stoppa.

    Lös för acceleration med 2,045 sekunder för att täcka 30 fot. Eftersom distansberäkningen är D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, kan den första termen ignoreras, eftersom all distans som omfattas omfattas av decelerationen till noll. Därför är 30 fot lika med ½ a xT ^ 2, vilket är 30 = ½ a x 2,045 ^ 2 eller 30 = 1/2 a x 4,18. Re-arrangera, a = 30 x 2 /4.18 = 14.35 fot per sekund /sek.

    Lös för kraft med hjälp av F = ma grundläggande ekvation. Kraft F = 210 x 14,35 fot per sekund /sek /32,2 fot per sekund /sek (acceleration av tyngdkraften) eller 93,58 pund kraft som konsekvent appliceras av bromsen till fälgen i 2,045 sekunder för att stoppa cykeln. Detta är förmodligen rätt vid den praktiska gränsen för den här cyklens förmåga att stoppa.

    Bevis att dubbla hastigheten fyrdubblar den nödvändiga kraften. En hastighet på 40 mil per timme skulle resultera i en stopptid på 1,023 sekunder, en halv av 2,045 sekunder i första hand. D = ½ x a x T ^ 2 termen skulle fungera till en acceleration av a = 30 x 2 /1.046, eller 57.36 fot per sekund /sek. F = ma skulle därför arbeta ut till F = 374.08 pund, mycket orimligt för en bromsbroms på ett mager racingdäck. Den här dumma ryttaren skulle aldrig sluta från 40 mph på 30-fots avstånd, och de skulle sticka strax över stopptecknet.

    Tips

    Kom alltid ihåg att stoppkraftsfjädern som hastigheten fördubblas.

    Varning

    Accelererar snabbt till en given hastighet använder mer kraft och mycket mer bränsle än slät acceleration.

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com