Innehåll
Att känna till styrkan som behövs för att flytta en bil är viktigt för att konstruera bilen eller någon annan transportanordning - från tågbilar till rymdfärjor. Lyckligtvis finns det enkla fysiska lagar som styr denna typ av rörelse och är allmänt tillämpliga. Denna artikel förklarar Newtons andra lag, eftersom den avser acceleration av en bil.
Använd Newtons andra lag
Steg 1
Använd Newtons andra lag som säger att när två eller flera objekt interagerar med varandra, finns det en kraft som verkar på dem. Det finns två allmänna typer av krafter: kontaktkrafter (applicerad kraft, friktion och andra) och avstånds- eller fältkrafter (gravitation, elektrisk och magnetisk).
Steg 2
Fokusera på den kraft som appliceras på bilen. Om det är på plan mark och friktionen är försumbar (vilket är sant om du har uppblåsta däck och rör dig långsamt), kommer den kraft som krävs för att accelerera bilen att ges av kraften = massa x acceleration eller F = M x a . Enligt denna ekvation kommer till och med en mycket liten kraft att räcka för att flytta en bil, om än långsamt.
Steg 3
Använd bilens "M" -massa i kilogram och önskad "a" -acceleration i m / s², ange parametrarna i Newtons andra lagekvation för att erhålla den erforderliga "F" -kraften i m / s², vilket motsvarar enheten grundläggande kraft, Newton.
Om bilen ligger i en sluttning
Steg 1
Tänk på den vinkelräta komponenten i den nedåtgående kraften utöver den kraft som krävs för att accelerera.
Steg 2
Beräkna den nedåtgående kraften som orsakas av tyngdkraften genom att multiplicera bilens massa i kilogram med den konstanta accelerationen av standardtyngdkraften, 9,8 m / s².
Steg 3
Beräkna komponenten av denna vinkelräta kraft genom att multiplicera den med cosinus på 90 grader minus lutningen, som också kan kallas en theta, som visas i figuren (lutningskraft x cos (90-lutning) = lutningskraft x cos (theta ) = vinkelrät komponent i kraften).
Till exempel: den orange jeepen som visas ovan väger 1450 kg och står stilla i en 30 graders lutning. Tyngdkraften som verkar på jeepen i den riktning den kan rulla (kraftens vinkelräta komponent) är lutningskraften (9,8 x 1450 = 14 250 Newton m / s²) gånger cosinus 90 minus lutningen (cos (90-30) = 0,5), vilket är 14 250 x 0,5 = 7 125 newtonmeter per sekund i kvadrat.
Detta innebär att, enligt Newtons andra lag, om Jeep skulle rulla fritt, skulle den accelerera nedförsbacke till 7 125 Newton m / s² dividerat med 1 450 kg, vilket är lika med fem meter per sekund i kvadrat. Efter en sekund av rullning rörde jeepen sig fem meter per sekund i kvadrat.