Как рассчитать силу, необходимую для движения автомобиля

Автор: John Webb
Дата создания: 16 Август 2021
Дата обновления: 7 Май 2024
Anonim
Элементы теории автомобиля|Теория движения автомобиля: основные элементы
Видео: Элементы теории автомобиля|Теория движения автомобиля: основные элементы

Содержание

Знание силы, необходимой для движения автомобиля, необходимо при разработке автомобиля или любого другого транспортного средства - от вагонов до космических челноков. К счастью, есть простые физические законы, которые управляют этим типом движения и применимы повсеместно. В этой статье объясняется второй закон Ньютона, связанный с ускорением автомобиля.

Используйте второй закон Ньютона

Шаг 1

Используйте второй закон Ньютона, который гласит, что всякий раз, когда два или более объекта взаимодействуют друг с другом, на них действует сила. Существует два основных типа сил: контактные силы (приложенная сила, трение и другие) и силы расстояния или поля (гравитационные, электрические и магнитные).

Шаг 2

Сосредоточьтесь на силе, приложенной к машине. Если он находится на ровной поверхности и трение незначительно (что верно, если у вас накачаны шины и вы двигаетесь медленно), сила, необходимая для ускорения этого автомобиля, будет определяться силой = масса x ускорение или F = M x a . Согласно этому уравнению, даже очень небольшого количества силы будет достаточно, чтобы двинуть автомобиль, хотя и медленно.


Шаг 3

Используя массу автомобиля "M" в килограммах и желаемое ускорение "a" в м / с², введите параметры в уравнение второго закона Ньютона, чтобы получить требуемую силу "F" в м / с², что эквивалентно единице основная сила, Ньютон.

Если машина стоит на склоне

Шаг 1

Учитывайте перпендикулярную составляющую направленной вниз силы в дополнение к силе, необходимой для ускорения.

Шаг 2

Вычислите силу тяжести, направленную вниз, умножив массу автомобиля в килограммах на постоянное ускорение стандартной силы тяжести, 9,8 м / с².

Шаг 3

Вычислите составляющую этой перпендикулярной силы, умножив ее на косинус 90 градусов минус наклон, который также можно назвать тета, как показано на рисунке (сила наклона x cos (наклон 90) = сила наклона x cos (theta ) = перпендикулярная составляющая силы).


Например: изображенный выше оранжевый джип весит 1450 кг и стоит на склоне 30 градусов. Сила тяжести, действующая на джип в том направлении, в котором он может катиться (перпендикулярная составляющая силы), равна силе наклона (9,8 x 1450 = 14 250 ньютонов м / с²), умноженной на косинус 90 минус наклон (cos (90-30) = 0,5), что составляет 14 250 x 0,5 = 7 125 ньютон-метров на секунду в квадрате.

Это означает, что, согласно второму закону Ньютона, если бы джип мог свободно катиться, он бы ускорялся на спуске до 7 125 ньютонов м / с², разделенных на 1450 кг, что равно пяти метрам на секунду в квадрате. После секунды катания джип будет двигаться со скоростью пять метров в секунду в квадрате.