1. Förstå krafterna
* tyngdkraft: Den primära kraften som verkar på bilen är tyngdkraften. Komponenten i tyngdkraften som verkar parallellt med rampen (nedåt) är det som får bilen att accelerera.
* friktion: Friktion motsätter sig bilens rörelse. Detta inkluderar friktion mellan däcken och rampytan och luftmotstånd.
2. Ekvationerna
* Newtons andra lag: Den grundläggande principen är f =ma (kraft =massa x acceleration). Vi använder detta för att relatera krafterna till bilens acceleration.
* Tyngdekomponent: Komponenten i tyngdkraften som verkar parallellt med rampen beräknas som:g * sin (theta), där::
* g =acceleration på grund av tyngdkraften (ungefär 9,8 m/s²)
* theta =rampens vinkel (mätt från horisontellt)
3. Beräkning av acceleration
* Idealiskt fall (ingen friktion):
* Om vi ignorerar friktion är nettokraften som agerar på bilen bara gravitationens komponent parallellt med rampen.
* F_net =g * sin (theta)
* Därför a =f_net / m =(g * sin (theta)) / m
* med friktion:
* Låt 'f' representera friktionskraften.
* F_net =(g * sin (theta)) - f
* a =(g * sin (theta) - f) / m
* För att hitta 'f' behöver du information om friktionskoefficienten mellan däcken och rampytan.
4. Exempel
Låt oss säga:
* Rampvinkeln (theta) är 15 grader.
* Bilens massa (M) är 1000 kg.
* Vi antar att friktion är försumbar för enkelhet.
* a =(9,8 m / s² * sin (15 °)) / 1000 kg
* A ≈ 0,25 m/s²
Viktiga anteckningar:
* friktion är betydande: I verkligheten spelar friktion en viktig roll. Ju ramp, desto större är friktionen.
* Luftmotstånd: Vid högre hastigheter blir luftmotståndet viktigare och minskar bilens acceleration.
* rullande friktion: Även med perfekt släta däck finns det fortfarande lite rullande friktion. Detta är vanligtvis mycket mindre än andra friktionskällor.
För att få ett exakt accelerationsvärde måste du redogöra för alla dessa faktorer.
