A primeira equação ensinado na dinâmica é F = ma, que é "força é igual a massa vezes aceleração." Esta equação descreve a força que deve ser exercida sobre um objecto de peso conhecido ou de massa, uma vez que é acelerado ou desacelerado. Se uma bicicleta de corrida com um piloto viajando a 20 milhas por hora deve parar dentro de uma certa distância, é possível calcular a quantidade de força irá ser aplicada ao travão de pinça sobre o aro da roda traseira. Você também pode provar que a duplicação da velocidade quadruplica (quadrados) a força necessária para parar.
Coisas que você precisa
- Calculadora
- Compêndio de fórmulas de física
Definir a velocidade à aplicação de força. Neste exemplo, a bicicleta com o seu piloto pesa 210 libras. O piloto observa uma linha de paragem branca que é de 30 pés na frente dele quando ele aplica o freio. Como você já sabe a velocidade, agora você tem informações suficientes para calcular a força de travagem necessária.
Resolver para o tempo T, o que lhe permitirá calcular a aceleração, ou neste caso, a desaceleração. A velocidade média dos 30 pés é de 20 mph dividido por dois, ou 10 mph, que é 14,66 pés por segundo. Se os 30 pés são cobertos com uma velocidade média de 14,66 pés por segundo, em seguida, leva 2.045 segundos para parar.
Resolver para a aceleração utilizando os 2,045 segundos para cobrir 30 pés. Uma vez que o cálculo da distância é D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, o primeiro termo pode ser ignorado uma vez que todos distância percorrida é contabilizado pela desaceleração para zero. Portanto, é igual a 30 pés &# XBD- um xT ^ 2, que é 30 = &# XBD- um x 2.045 ^ 2 ou 30 = 1/2 x 4,18. Re-organizar, a = 30 x 2 / 4,18 = 14,35 pés por segundo / seg.
Resolver para a força usando o F = ma equação básica. Força F = 210 x 14,35 cm por segundo / sec / 32.2 pés por segundo / sec (aceleração da gravidade) ou 93.58 libras de força de forma consistente aplicada pelo travão para o aro para 2,045 segundos para parar a moto. Esta é, provavelmente, à direita no limite prático da capacidade deste bicicleta para parar.
Prove que dobrando a velocidade quadruplica a força necessária. A 40 milhas por hora de velocidade resultaria em um tempo de paragem de 1,023 segundos, uma metade de 2,045 segundos na primeira instância. A D = &# XBD- x a T ^ 2 x termo iria funcionar a uma aceleração de um = 30 x 2 / 1.046, ou 57,36 pés por segundo / seg. F = ma, portanto, trabalhar para F = 374.08 libras, muito razoável para uma pinça de freio em um pneu de corrida magro. Este cavaleiro tolo nunca iria parar de 40 mph na distância de 30 pés, e eles raia direita após o sinal de stop.
dicas & avisos
- Lembre-se sempre que a interrupção vigor quadruplica como duplos de velocidade.
- Acelerando rapidamente a uma determinada velocidade usa mais força e muito mais combustível do que uma aceleração suave.
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