Πώς να υπολογίσετε τη ροπή πέδησης

Περιεχόμενο

• Οδηγίες
• Βήματα
• Πώς

Η ροπή είναι μια δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο, τείνοντας να μεταβάλει την ταχύτητα περιστροφής του. Ένα αυτοκίνητο χρησιμοποιεί τη ροπή για να σταματήσει. Τα τακάκια φρένων ασκούν δύναμη τριβής στους τροχούς, δημιουργώντας μια ροπή στρέψης στον κύριο άξονα, καθιστώντας δύσκολη την τρέχουσα κατεύθυνση του άξονα περιστροφής και εμποδίζοντας την κίνηση προς τα εμπρός.

Οδηγίες

Τα φρένα φέρουν μεγαλύτερη ροπή σε υψηλότερες ταχύτητες (κίτρινο αυτοκίνητο, εικόνα μοντέλου ιαπωνικού σπορ μοντέλου Honda από την alma_sacra από την Fotolia.com)

Βήματα

1. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα ελεύθερου σώματος. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό απομονώνει το αντικείμενο και αντικαθιστά όλα τα εξωτερικά αντικείμενα με φορείς ή δυνάμεις στρέψης. Αυτό σας επιτρέπει να προσθέσετε και να προσδιορίσετε την καθαρή δύναμη και ροπή που επενεργούν σε ένα αντικείμενο.

2. Δείξτε όλες τις δυνάμεις που επενεργούν στο όχημα όταν ο οδηγός αρχίζει να φρενάρει. Υπάρχει η δύναμη της βαρύτητας κάτω και επίσης η δύναμη που ασκείται από τον δρόμο προς τα πάνω, οι οποίες είναι ίσες και αντίθετες, ακυρώνοντας ο ένας τον άλλον έξω. Παραμένει η δύναμη τριβής που ασκείται από το δρόμο, η οποία ενεργεί οριζόντια, προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του οχήματος. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι εξετάζετε ένα τζιπ των 2.000 κιλών που μόλις άρχισε το φρενάρισμα. Το διάγραμμα του θα δείχνει δύο ίσες και αντίθετες κατακόρυφες δυνάμεις 19.620 Newton, οι οποίες ακυρώνουν και μια απροσδιόριστη οριζόντια δύναμη.

   
   

3. Καθορίστε την οριζόντια δύναμη του δρόμου χρησιμοποιώντας τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα - η δύναμη σε ένα αντικείμενο είναι ίση με τη μάζα του χρόνου της επιτάχυνσης. Είναι δυνατή η απόκτηση του βάρους του οχήματος από τις προδιαγραφές του κατασκευαστή, σε περίπτωση που δεν γνωρίζετε, και είναι απαραίτητο να υπολογιστεί ο ρυθμός επιβράδυνσης. Ένας από τους απλούστερους τρόπους για να γίνει αυτό είναι να υποθέσουμε ένα μέσο ρυθμό επιβράδυνσης από τη στιγμή που ενεργοποιούνται τα φρένα μέχρι να σταματήσει το όχημα. Η επιβράδυνση είναι η συνολική μεταβολή της ταχύτητας διαιρούμενη με το χρόνο που έχει περάσει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πέδησης. Αν το τζιπ πήγε από ταχύτητα 20 m / s σε 0 m / s σε 5 δευτερόλεπτα, η μέση επιβράδυνση είναι 4 m / ². Η απαιτούμενη δύναμη είναι ίση με 2.000 kg * 4 m / s², που ισοδυναμεί με 8.000 Newtons.

4. Υπολογίστε τη ροπή που προκαλεί η οδική δύναμη στον άξονα. Καθώς η ροπή είναι ίση με τη δύναμη σε σχέση με την απόσταση από το σημείο περιστροφής, η ροπή είναι αποτέλεσμα της δύναμης του δρόμου σε σχέση με την ακτίνα του τροχού. Η οδική δύναμη είναι η ίση και αντίθετη αντίδραση στην συστροφή που προκαλείται από τα φρένα, έτσι ώστε η ροπή πέδησης να είναι ίση σε μέγεθος και αντίθετη προς τη ροπή που ασκείται από το δρόμο. Εάν ο τροχός Jeep έχει ακτίνα 0,25 m, η ροπή πέδησης είναι ίση με 8000 N * 0,25 m ή 2000 Nm.

   
   

Πώς

• Μπορεί να συγχέεται από το γεγονός ότι υπάρχουν αρκετοί τροχοί και το όχημα διανέμει ένα συγκεκριμένο βάρος σε κάθε ένα. Ωστόσο, η συνολική ροπή εξαρτάται μόνο από την ποσότητα οριζόντιας δύναμης που απαιτείται για να σταματήσει το όχημα. Εάν υπάρχουν δύο εμπρός και πίσω μαξιλάρια φρένων, για να καθορίσετε τη ροπή που ασκείται από κάθε σετ, εκτιμήστε ότι η συμβολή σας είναι το ήμισυ της συνολικής ροπής.