เนื้อหา
- ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน
- ขั้นตอนที่ 1
- ขั้นตอนที่ 2
- ขั้นตอนที่ 3
- หากรถอยู่บนทางลาดชัน
- ขั้นตอนที่ 1
- ขั้นตอนที่ 2
- ขั้นตอนที่ 3
การรู้ความแข็งแรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายรถเป็นสิ่งสำคัญในการวิศวกรรมรถยนต์หรืออุปกรณ์การขนส่งอื่น ๆ ตั้งแต่รถรถไฟไปจนถึงรถรับส่งในอวกาศ โชคดีที่มีกฎทางกายภาพที่เรียบง่ายที่ควบคุมการเคลื่อนไหวประเภทนี้และมีผลบังคับใช้ในระดับสากล บทความนี้อธิบายกฎข้อที่สองของนิวตันเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็วของรถยนต์
ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน
ขั้นตอนที่ 1
ใช้กฎข้อที่สองของนิวตันซึ่งกล่าวว่าเมื่อใดก็ตามที่วัตถุสองชิ้นขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์กันจะมีแรงกระทำต่อวัตถุเหล่านั้น แรงทั่วไปมีสองประเภท: แรงสัมผัส (แรงที่ใช้แรงเสียดทานและอื่น ๆ ) และแรงระยะทางหรือสนาม (แรงโน้มถ่วงไฟฟ้าและแม่เหล็ก)
ขั้นตอนที่ 2
เน้นแรงที่กระทำกับรถ หากอยู่บนพื้นราบและแรงเสียดทานน้อยมาก (ซึ่งเป็นความจริงถ้าคุณเติมลมยางและเคลื่อนที่ช้าๆ) แรงที่ต้องใช้ในการเร่งความเร็วรถนั้นจะได้รับจากแรง = มวล x ความเร่งหรือ F = M x a . ตามสมการนี้แรงเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะเคลื่อนรถได้แม้ว่าจะช้า
ขั้นตอนที่ 3
โดยใช้มวล "M" ของรถเป็นกิโลกรัมและความเร่ง "a" ที่ต้องการเป็น m / s²ป้อนพารามิเตอร์ในสมการกฎข้อที่สองของนิวตันเพื่อให้ได้แรง "F" ที่ต้องการเป็น m / s²ซึ่งเทียบเท่ากับหน่วย แรงพื้นฐานนิวตัน
หากรถอยู่บนทางลาดชัน
ขั้นตอนที่ 1
พิจารณาส่วนประกอบที่ตั้งฉากของแรงขาลงนอกเหนือจากแรงที่จำเป็นในการเร่งความเร็ว
ขั้นตอนที่ 2
คำนวณแรงลงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงโดยการคูณมวลของรถในหน่วยกิโลกรัมด้วยความเร่งคงที่ของแรงโน้มถ่วงมาตรฐาน 9.8 m / s²
ขั้นตอนที่ 3
คำนวณองค์ประกอบของแรงตั้งฉากนี้โดยการคูณด้วยโคไซน์ 90 องศาลบความชันซึ่งสามารถเรียกได้ว่า ata ดังที่แสดงในรูป (แรงลาด x cos (90 ความชัน) = แรงลาด x cos (theta ) = องค์ประกอบตั้งฉากของแรง)
ตัวอย่างเช่น: รถจี๊ปสีส้มที่แสดงด้านบนมีน้ำหนัก 1,450 กก. และจอดอยู่กับที่ 30 องศา แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อรถจี๊ปในทิศทางที่มันสามารถหมุนได้ (ส่วนประกอบตั้งฉากของแรง) คือแรงเอียง (9.8 x 1,450 = 14,250 นิวตัน m / s²) คูณโคไซน์ 90 ลบความชัน (cos (90-30) = 0.5) ซึ่งเท่ากับ 14,250 x 0.5 = 7,125 นิวตัน - เมตรต่อวินาทีกำลังสอง
ซึ่งหมายความว่าตามกฎข้อที่สองของนิวตันหากรถจี๊ปมีอิสระในการหมุนรถจี๊ปจะเร่งความเร็วลงเขาไปที่ 7,125 นิวตันเมตร / วินาทีหารด้วย 1,450 กิโลกรัมซึ่งเท่ากับห้าเมตรต่อวินาทีกำลังสอง หลังจากหมุนไปหนึ่งวินาทีรถจี๊ปจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง