Η γνώση της δύναμης που απαιτείται για να μετακινήσετε ένα αυτοκίνητο είναι απαραίτητη στη μηχανική του αυτοκινήτου ή σε οποιαδήποτε άλλη συσκευή μεταφοράς - από τα σιδηροδρομικά οχήματα μέχρι το διαστημικό λεωφορείο. Ευτυχώς, υπάρχουν απλοί φυσικοί νόμοι που διέπουν αυτόν τον τύπο κίνησης, οι οποίοι είναι γενικά εφαρμόσιμοι. Αυτό το άρθρο εξηγεί τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα καθώς σχετίζεται με την επιτάχυνση ενός αυτοκινήτου.

Χρησιμοποιήστε το δεύτερο νόμο του Newton

Βήμα 1

Χρησιμοποιήστε το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα που δηλώνει ότι κάθε φορά που δύο ή περισσότερα αντικείμενα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους υπάρχει μια δύναμη που ενεργεί πάνω τους. Υπάρχουν δύο γενικοί τύποι δυνάμεων: δυνάμεις επαφής (εφαρμοζόμενη δύναμη, τριβή και άλλοι) και δυνάμεις σε απόσταση ή δυνάμεις πεδίου (βαρύτητα, ηλεκτρική και μαγνητική).

Βήμα 2

Εστίαση στην εφαρμοσμένη δύναμη στο αυτοκίνητο. Εάν το αυτοκίνητο είναι σε επίπεδο έδαφος και η τριβή είναι αμελητέα (πράγμα που ισχύει αν έχει φουσκώσει ελαστικά και κινείται αργά), τότε η δύναμη που απαιτείται για την επιτάχυνση του αυτοκινήτου δίνεται με δύναμη = επιτάχυνση μάζας φορές ή F = M x a. Σύμφωνα με αυτό, ακόμη και μια πολύ μικρή δύναμη είναι αρκετή για να μετακινήσετε ένα αυτοκίνητο, αν και αργά.

Χρησιμοποιώντας τη μάζα "M" του εν λόγω αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα (1 Kg = 2,2 λίβρες) και την επιτάχυνση "a" που επιθυμείτε σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο, εισαγάγετε τις παραμέτρους στη δεύτερη εξίσωση νόμου του Νεύτωνα για να επιτύχετε τη δύναμη "F" που απαιτείται σε χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο, το οποίο είναι ισοδύναμο με τη βασική μονάδα δύναμης, το Newton. το αυτοκίνητο βρίσκεται σε κλίση

Βήμα 1

Σκεφτείτε την κατακόρυφη συνιστώσα της προς τα κάτω δύναμη εκτός από τη δύναμη που απαιτείται για την επιτάχυνση

Βήμα 2

Υπολογίστε την προκαλούμενη προς τα κάτω δύναμη με τη βαρύτητα πολλαπλασιάζοντας τη μάζα του αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα με την τυπική σταθερά βαρύτητας επιτάχυνσης, 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο.

Υπολογίστε την κατακόρυφη συνιστώσα αυτής της δύναμης πολλαπλασιάζοντάς την με το συνημίτονο 90 ​​μοίρες μείον την κλίση, η οποία μπορεί επίσης να ονομαστεί theta, όπως φαίνεται στην εικόνα (κάτω δύναμη x cos (90 -κλιν) = δύναμη κάτω x cos (theta) = κάθετη συνιστώσα της δύναμης). Για παράδειγμα: Το πορτοκαλί τζιπ που εμφανίζεται παραπάνω ζυγίζει 3.200 λίβρες (1.450 Kg) και κάθεται σε κλίση 30 μοιρών. Η δύναμη από τη βαρύτητα που επενεργεί στο τζιπ στην κατεύθυνση που μπορεί να κυλήσει (η κάθετη συνιστώσα της δύναμης) είναι η προς τα κάτω δύναμη (9,8 x 1,450 = 14,250 Newtons) φορές το συνημίτονο των 90 μείον την κλίση (cos (90-30) = 0,5) που είναι 14,250 χ 0,5 = 7,125 Newton. Αυτό σημαίνει, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, ότι εάν το τζιπ ήταν ελεύθερο να κυλήσει θα επιταχύνει κάτω από την κλίση στα 7,125 Newtons διαιρούμενος με 1.450 Kg που είναι ίσο με 5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο. Μετά από ένα δευτερόλεπτο κύλισης, το Jeep θα κινείται 5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή 11 μίλια την ώρα.

Συμβουλή - Ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τις τυπικές επιστημονικές μονάδες: κιλά, μέτρα, δευτερόλεπτα και newtons. Χρησιμοποιήστε την κοινή λογική όταν εργάζεστε με κλίσεις. Εάν το αυτοκίνητο έχει κλίση προς τα κάτω, θα θέλει να κυλήσει με αυτόν τον τρόπο.

Στοιχεία που θα χρειαστείτε

Αριθμομηχανή