Cómo calcular la fuerza desde la velocidad
La primera ecuación se enseña en la dinámica es F = ma que es "la fuerza es igual a la masa por la aceleración." Esta ecuación describe la fuerza que debe ser ejercida sobre un objeto de peso conocido o masa, ya que se acelera o desacelera. Si una bicicleta de carreras con un piloto que viaja a 20 millas por hora debe parar dentro de una cierta distancia, se puede calcular cuánta fuerza se aplica a la pinza de freno en la llanta de la rueda trasera. También se puede demostrar que la duplicación de la velocidad se cuadruplica (cuadrados) la fuerza necesaria para detener.
Contenido
Cosas que necesitará
- Calculadora
- Compendio de fórmulas físicas
Definir la velocidad a la fuerza de aplicación. En este ejemplo, la bicicleta con su jinete pesa 210 libras. El piloto observa una línea de parada blanca que es de 30 pies delante de él cuando se aplica el freno. Como usted ya sabe la velocidad, ahora tiene suficiente información para calcular la fuerza de frenado necesaria.
Se puede calcular la fuerza para detener esta moto. Video: PROBLEMA SOBRE MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME
Resuelve por el tiempo T, que le permitirá calcular la aceleración, o en este caso, la deceleración. La velocidad media de los 30 pies es de 20 mph divididas por dos, o 10 mph, que es 14.66 pies por segundo. Si los 30 pies están cubiertos con una velocidad media de 14,66 pies por segundo, entonces se necesitan 2.045 segundos para parar.
Los frenos de automoción aplican la fuerza para detener los vehículos. Resolver para la aceleración usando los 2.045 segundos para cubrir 30 pies. Dado que el cálculo de la distancia es D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, el primer término puede ignorarse ya que todos distancia cubierta se explica por la desaceleración a cero. Por lo tanto, de 30 pies es igual a ½ un xT ^ 2, que es 30 = ½ a x 2,045 ^ 2 o 30 = 1/2 a x 4,18. Re-organización, A = 30 x 2 / 4.18 = 14.35 pies por segundo / seg.
Video: Ejercicio resuelto dinámica 4º ESO Calcular tensión en la cuerda
Resolver para fuerza utilizando el F = ma ecuación básica. Fuerza F = 210 x 14,35 pies por segundo / segundo / 32,2 pies por segundo / seg (aceleración de la gravedad) o 93.58 libras de fuerza aplicadas consistentemente por el freno a la llanta para 2.045 segundos para detener la bicicleta. Esto se debe probablemente a la derecha en el límite práctico de la capacidad de esta bicicleta para detener.
Demostrar que la duplicación de la velocidad se cuadruplica la fuerza requerida. A 40 millas por hora de velocidad resultaría en un tiempo de parada de 1.023 segundos, uno con un medio de 2.045 segundos en la primera instancia. El D = ½ x A x T ^ 2 plazo funcionaría a una aceleración de A = 30 x 2 / 1.046, o 57,36 pies por segundo / seg. Por lo tanto, F = ma iba a salir a F = 374.08 libras, muy poco razonables para un freno de pinza en un neumático de carreras flaco. Este jinete tonta nunca dejaría de entre 40 mph en la distancia de 30 pies, y que les racha derecha más allá de la señal de stop.
El exceso de velocidad hacia la intersección.
Consejos advertencias
- Recuerde siempre que la fuerza de parada cuadruplica como dobles de velocidad.
- Acelerar rápidamente a una velocidad dada utiliza más fuerza y mucho más combustible que una aceleración suave.