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    Comment calculer la force de la vitesse

    La première équation enseignée en dynamique est F = ma qui est «la force égale à l'accélération des masses.» Cette équation décrit la force qui doit être exercée sur un objet de poids ou de masse connu lorsqu'il est accéléré ou décéléré. Si un vélo de course avec un pilote roulant à 20 miles par heure doit s'arrêter à une certaine distance, vous pouvez calculer la force appliquée au frein d'étrier sur le bord de la roue arrière. Vous pouvez également prouver que la vitesse de doublement quadruple la force nécessaire pour arrêter.

    Définissez la vitesse pour forcer l'application. Dans cet exemple, la bicyclette avec son cavalier pèse 210 livres. Le coureur remarque une ligne d'arrêt blanche de 30 pieds devant lui lorsqu'il applique le frein. Puisque vous connaissez déjà la vitesse, vous avez maintenant suffisamment d'informations pour calculer la force de freinage requise.

    Résolvez le temps T, ce qui vous permettra de calculer l'accélération, ou dans ce cas, la décélération. La vitesse moyenne sur les 30 pieds est de 20 mph divisé par deux, ou 10 mph, qui est 14,66 pieds-par-seconde. Si les 30 pieds sont couverts à une vitesse moyenne de 14,66 pieds-par-seconde, il faut alors 2,045 secondes pour s'arrêter.

    Résous l'accélération en utilisant les 2,045 secondes pour couvrir 30 pieds. Puisque le calcul de distance est D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, le premier terme peut être ignoré puisque toute décélération est prise en compte par la décélération jusqu'à zéro. Par conséquent, 30 pieds équivaut à ½ a xT ^ 2, soit 30 = ½ a x 2,045 ^ 2 ou 30 = 1/2 a x 4,18. Réorganiser, a = 30 x 2 /4,18 = 14,35 pieds par seconde /seconde.

    Résoudre pour la force en utilisant l'équation de base F = ma. Force F = 210 x 14,35 pieds par seconde /sec /32,2 pieds par seconde /seconde (accélération de la gravité) ou 93,58 livres de force appliquée de façon constante par le frein à la jante pendant 2,045 secondes pour arrêter le vélo. C'est probablement juste à la limite pratique de la capacité de ce vélo à s'arrêter.

    Montrer que doubler la vitesse quadruple la force requise. Une vitesse de 40 milles par heure donnerait un temps d'arrêt de 1,023 secondes, soit la moitié de 2,045 secondes en première instance. Le terme D = ½ x a x T ^ 2 donnerait une accélération de a = 30 x 2 /1,046 ou 57,36 pieds par seconde /seconde. F = ma travaillerait donc à F = 374.08 livres, très déraisonnable pour un frein à étrier sur un pneu de course maigre. Ce cavalier stupide ne s'arrêterait jamais à 40 mi /h dans la distance de 30 pieds, et ils passeraient juste devant le panneau d'arrêt.

    Astuce

    Rappelez-vous toujours que la force d'arrêt quadruple lorsque la vitesse double. br>

    Avertissement

    Accélérer rapidement à une vitesse donnée requiert plus de force et beaucoup plus de carburant qu'une accélération en douceur.

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