Obsah
Znalost síly potřebné k pohybu automobilu je nezbytná při konstrukci automobilu nebo jakéhokoli jiného dopravního zařízení - od vlakových vozů po raketoplány. Naštěstí existují jednoduché fyzikální zákony, které tento typ pohybu řídí a jsou univerzálně použitelné. Tento článek vysvětluje druhý Newtonův zákon, protože se týká zrychlení automobilu.
Použijte Newtonův druhý zákon
Krok 1
Použijte druhý Newtonův zákon, který říká, že kdykoli dva nebo více objektů interagují navzájem, působí na ně síla. Existují dva obecné typy sil: kontaktní síly (použitá síla, tření a další) a síly vzdálenosti nebo pole (gravitační, elektrické a magnetické).
Krok 2
Zaměřte se na sílu působící na auto. Pokud je na rovném povrchu a tření je zanedbatelné (což platí, pokud máte nahuštěné pneumatiky a pohybujete se pomalu), bude síla potřebná ke zrychlení daného vozu dána silou = hmotnost x zrychlení nebo F = M x a . Podle této rovnice bude k pohybu automobilu stačit i velmi malé množství síly, i když pomalu.
Krok 3
Pomocí hmotnosti „M“ automobilu v kilogramech a požadovaného zrychlení „a“ vm / s² zadejte parametry do Newtonovy druhé rovnice zákona, abyste získali požadovanou sílu „F“ vm / s², která je ekvivalentní jednotce základní síla, Newton.
Pokud je auto na svahu
Krok 1
Vezměte v úvahu kromě síly potřebné ke zrychlení také kolmou složku síly dolů.
Krok 2
Vypočítejte sílu dolů způsobenou gravitací vynásobením hmotnosti automobilu v kilogramech konstantním zrychlením standardní gravitace 9,8 m / s².
Krok 3
Vypočítejte složku této kolmé síly vynásobením kosinusem o 90 stupňů minus sklon, který lze také nazvat theta, jak je znázorněno na obrázku (síla sklonu x cos (90 sklon) = síla sklonu x cos (theta ) = kolmá složka síly).
Například: výše zobrazený oranžový džíp váží 1 450 kg a stojí na 30 stupních. Gravitační síla působící na džíp ve směru, ve kterém se může valit (kolmá složka síly), je síla náklonu (9,8 x 1450 = 14 250 Newtonů m / s²) krát kosinus 90 minus sklon (cos (90-30) = 0,5), což je 14 250 x 0,5 = 7 125 newtonmetrů za sekundu na druhou.
To znamená, že podle druhého Newtonova zákona by se Jeep mohl volně pohybovat, zrychlil by z kopce na 7 125 Newtonů m / s² děleno 1 450 kg, což se rovná pěti metrům za sekundu na druhou. Po vteřině odvalení se džíp pohyboval na druhou rychlostí pět metrů za sekundu.