Περιεχόμενο
- Χρησιμοποιήστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα
- Βήμα 1
- Βήμα 2
- Βήμα 3
- Εάν το αυτοκίνητο βρίσκεται σε πλαγιά
- Βήμα 1
- Βήμα 2
- Βήμα 3
Η γνώση της δύναμης που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός αυτοκινήτου είναι απαραίτητη για την κατασκευή του αυτοκινήτου ή οποιασδήποτε άλλης συσκευής μεταφοράς - από τα τρένα έως τα διαστημικά λεωφορεία. Ευτυχώς, υπάρχουν απλοί φυσικοί νόμοι που διέπουν αυτό το είδος κίνησης και ισχύουν παγκοσμίως. Αυτό το άρθρο εξηγεί το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, καθώς σχετίζεται με την επιτάχυνση ενός αυτοκινήτου.
Χρησιμοποιήστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα
Βήμα 1
Χρησιμοποιήστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα που λέει 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 άλλες) και δυνάμεις απόστασης ή πεδίου (βαρύτητα, ηλεκτρικές και μαγνητικές).
Βήμα 2
Επικεντρωθείτε στη δύναμη που ασκείται στο αυτοκίνητο. Εάν είναι σε επίπεδο έδαφος και η τριβή είναι αμελητέα (πράγμα που ισχύει εάν έχετε φουσκώσει ελαστικά και κινείτε αργά), η δύναμη που απαιτείται για την επιτάχυνση αυτού του αυτοκινήτου θα δοθεί από τη δύναμη = μάζα x επιτάχυνση ή F = M x a . Σύμφωνα με αυτήν την εξίσωση, ακόμη και μια πολύ μικρή ποσότητα δύναμης θα είναι αρκετή για να μετακινήσετε ένα αυτοκίνητο, αν και αργά.
Βήμα 3
Χρησιμοποιώντας τη μάζα "M" του αυτοκινήτου σε κιλά και την επιθυμητή επιτάχυνση "a" σε m / s², εισαγάγετε τις παραμέτρους στη δεύτερη εξίσωση νόμου του Νεύτωνα για να λάβετε την απαιτούμενη δύναμη "F" σε m / s², η οποία είναι ισοδύναμη με τη μονάδα βασική δύναμη, Newton.
Εάν το αυτοκίνητο βρίσκεται σε πλαγιά
Βήμα 1
Εξετάστε το κάθετο στοιχείο της προς τα κάτω δύναμης επιπλέον της δύναμης που απαιτείται για την επιτάχυνση.
Βήμα 2
Υπολογίστε την προς τα κάτω δύναμη που προκαλείται από τη βαρύτητα πολλαπλασιάζοντας τη μάζα του αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα με τη σταθερή επιτάχυνση του τυπικού βάρους, 9,8 m / s².
Βήμα 3
Υπολογίστε το συστατικό αυτής της κάθετης δύναμης πολλαπλασιάζοντάς το με το συνημίτονο των 90 μοιρών μείον την κλίση, η οποία μπορεί επίσης να ονομαστεί θήτα, όπως φαίνεται στο σχήμα (δύναμη κλίσης x cos (90-κλίση) = δύναμη κλίσης x cos (theta ) = κάθετη συνιστώσα της δύναμης).
Για παράδειγμα: το πορτοκαλί τζιπ που φαίνεται παραπάνω ζυγίζει 1.450 kg και είναι σταθερό σε κλίση 30 μοιρών. Η δύναμη της βαρύτητας που δρα στο τζιπ προς την κατεύθυνση προς την οποία μπορεί να κυλήσει (το κάθετο στοιχείο της δύναμης) είναι η δύναμη κλίσης (9,8 x 1.450 = 14.250 Newtons m / s²) φορές το συνημίτονο 90 μείον την κλίση (cos (90-30) = 0,5), που είναι 14,250 x 0,5 = 7,125 Newton-meter ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο.
Αυτό σημαίνει ότι, σύμφωνα με το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, εάν το τζιπ ήταν ελεύθερο να κυλήσει, θα επιταχυνόταν προς τα κάτω στα 7.125 Newtons m / s² διαιρούμενο με 1.450 κιλά, που ισούται με πέντε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο. Μετά από ένα δευτερόλεπτο κύλισης, το τζιπ θα κινείται στα 5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο.