Comment calculer la force de la vitesse

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Choses que vous devez

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Ce frein de bicyclette absorbe beaucoup d`énergie dans un arrêt rapide.

La première équation enseigné dans la dynamique est F = ma qui est "force est égale à la masse multipliée par l`accélération." Cette équation décrit la force qui doit être exercée sur un objet de poids ou masse connue comme il est accéléré ou ralenti. Si un vélo de course avec un coureur se déplaçant à 20 miles par heure doit cesser à une certaine distance, vous pouvez calculer combien de force sera appliquée à l`étrier de frein sur la jante de la roue arrière. Vous pouvez également prouver que doubler la vitesse quadruple (carrés), la force nécessaire pour arrêter.

Choses que vous devez

Calculatrice

Compendium des formules de physique

Définir la vitesse d`application de la force. Dans cet exemple, la bicyclette avec son cavalier pèse 210 livres. Le coureur note une ligne d`arrêt blanc qui est de 30 pieds en face de lui quand il applique le frein. Comme vous le savez déjà la vitesse, vous avez maintenant suffisamment d`informations pour calculer la force de freinage nécessaire.
Résolvez pour le temps T, qui vous permettra de calculer l`accélération, ou dans ce cas, la décélération. La vitesse moyenne des 30 pieds est de 20 mph divisé par deux, ou 10 mph, qui est 14.66 pieds par seconde. Si les 30 pieds sont couverts à une vitesse moyenne de 14,66 pieds par seconde, alors il prend 2.045 secondes pour arrêter.
Résolvez pour l`accélération en utilisant les 2.045 secondes pour couvrir 30 pieds. Étant donné que le calcul de la distance est D = v (0) x T +1/2 (a) T ^ 2, le premier terme peut être ignoré car toute distance couverte est comptabilisée par la décélération à zéro. Par conséquent, les 30 pieds égaux &# XBD- un xT ^ 2, ce qui est 30 = &# XBD- un x 2.045 ^ 2 ou 30 = 1/2 x 4.18. Re-organisation, a = 30 x 2 / 4.18 = 14.35 pieds par seconde / sec.
Résolvez pour la force en utilisant le F = ma équation de base. Force de F = 210 x 14.35 pieds par seconde / sec / 32,2 pieds par seconde / sec (accélération de la pesanteur) ou 93,58 livres de force appliquées de façon uniforme par le frein à la jante pour 2.045 secondes pour arrêter le vélo. Ceci est probablement juste à la limite pratique de la capacité de cette bicyclette pour arrêter.
Prouver que doubler la vitesse quadruple la force requise. A40 mile par heure la vitesse de résulterait en un temps d`arrêt de 1,023 seconde, une moitié de 2,045 seconde en première instance. D = &# XBD- x T ^ 2 terme x fonctionnerait à une accélération de a = 30 x 2 / 1.046, ou 57,36 pieds par seconde / sec. F = ma serait donc travailler à F = 374.08 livres, très déraisonnables pour un frein à étrier sur un pneu de course maigre. Ce coureur fou ne cesserait jamais de 40 mph en la distance de 30 pieds, et ils strie à droite après le panneau d`arrêt.