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Comment calculer la Force de la vitesse

Comment calculer la Force de la vitesse


La première équation enseignée dans la dynamique est F = ma, qui est « force égale fois masse accélération. » Cette équation décrit la force qui doit être exercée sur un objet de poids connu ou masse lorsqu'il est accélérée ou ralentie. Si un vélo de course avec un cavalier se déplaçant à 20 milles à l'heure doit cesser à une certaine distance, vous pouvez calculer combien de force s'appliquera sur le frein, étrier sur la jante de la roue arrière. Vous pouvez également prouver que doublement quadruple vitesse (carrés) la force nécessaire pour arrêter.

Instructions

• Définir la vitesse pour forcer l'application. Dans cet exemple, le vélo avec son cavalier pèse 95,3 kilogramme. Le cavalier fait remarquer une ligne d'arrêt blanche qui est de 30 pieds devant lui lorsqu'il applique le frein. Puisque vous savez déjà la vélocité, vous avez maintenant suffisamment d'informations pour calculer la force de freinage nécessaire.

• Résoudre pour l'instant T, ce qui vous permettra de calculer l'accélération, ou dans ce cas, décélération. La vitesse moyenne sur 30 pieds est de 20 mi/h, divisé par deux, ou de 10 mi/h, soit 14, 66-pieds-par-deuxièmes. Si les 30 pieds sont couverts à une vitesse moyenne de 14, 66-pieds-par-seconde, puis il prend 2,045 secondes pour arrêter.

• Résoudre pour l'accélération en utilisant les 2,045 secondes pour couvrir 30 pieds. Puisque le calcul de la distance est D = v(0) x T + 1/2 (a) T ^ 2, le premier terme peut être ignoré car tout distance parcourue s'explique par la décélération à zéro. Par conséquent, 30 pieds est égale à ½ un xT ^ 2, qui est 30 = ½ x 2.045 ^ 2 ou 30 = 1/2 x 4.18. Réorganisation, un = 30 x 2/4,18 = 14,35 pieds par seconde/sec.

• Résoudre pour force utilisant le F = équation de ma base. La force F = 210 x 14,35 pieds par seconde/sec / 32,2 pieds par seconde/sec (accélération de la pesanteur) ou 42,4 kilo de force constante appliquée par le frein au bord pour 2,045 secondes pour arrêter la moto. C'est probablement juste à la limite pratique de la capacité de ce vélo pour arrêter.

• Prouver que doubler la vitesse quadruple la force requise. Une vélocité heure 40 milles se traduirait par un temps d'arrêt de 1,023 secondes, la moitié de 2,045 secondes en première instance. Le D = ½ x a x T ^ 2 limite s'arrangerait pour une accélération d'un = 30 x 2/1.046 ou 57,36 pieds par seconde / s F = ma s'arrangerait donc à F = 170 kg, très déraisonnable pour un frein à étrier sur un pneu de course maigre. Ce coureur fou ne s'arrêterait jamais de 40 mi/h, la distance de 30 pieds, et ils seraient strier droite devant le panneau d'arrêt.