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자동차를 움직이는 데 필요한 힘을 아는 것은 기차에서 우주 왕복선에 이르기까지 자동차 또는 기타 운송 장치를 엔지니어링하는 데 필수적입니다. 다행히도 이러한 유형의 움직임을 제어하고 보편적으로 적용 할 수있는 간단한 물리적 법칙이 있습니다. 이 기사는 자동차의 가속과 관련된 뉴턴의 제 2 법칙을 설명합니다.
뉴턴의 제 2 법칙 사용
1 단계
둘 이상의 물체가 서로 상호 작용할 때마다 그 물체에 작용하는 힘이 있다는 뉴턴의 제 2 법칙을 사용합니다. 힘에는 두 가지 일반적인 유형이 있습니다 : 접촉력 (적용된 힘, 마찰 및 기타)과 거리 또는 필드 힘 (중력, 전기 및 자기).
2 단계
자동차에 가해지는 힘에 집중하십시오. 평평한지면에 있고 마찰이 무시할 정도 인 경우 (타이어를 부풀리고 천천히 움직이면 해당됨) 자동차를 가속하는 데 필요한 힘은 힘 = 질량 x 가속 또는 F = M x a . 이 방정식에 따르면 아주 적은 양의 힘으로도 천천히 차를 움직일 수 있습니다.
3 단계
자동차의 "M"질량 (킬로그램)과 원하는 "a"가속도 (m / s²)를 사용하여 필요한 "F"힘 (m / s²)을 얻기 위해 뉴턴의 제 2 법칙 방정식에 매개 변수를 입력합니다. 이는 단위와 동일합니다. 기본 힘, 뉴턴.
차가 경사면에있는 경우
1 단계
가속에 필요한 힘에 더하여 하향 힘의 수직 구성 요소를 고려하십시오.
2 단계
표준 중력의 일정한 가속도 인 9.8m / s²에 자동차의 질량을 킬로그램 단위로 곱하여 중력으로 인한 하향 힘을 계산합니다.
3 단계
이 수직 힘의 구성 요소를 90 도의 코사인에서 기울기를 뺀 값을 곱하여 계산합니다. 이것은 세타라고도 부를 수 있습니다. 이것은 그림에서 볼 수 있습니다. ) = 힘의 수직 성분).
예 : 위에 표시된 주황색 지프의 무게는 1,450kg이며 30도 경사면에 고정되어 있습니다. 지프가 구를 수있는 방향 (힘의 수직 구성 요소)으로 지프에 작용하는 중력은 경사 력 (9.8 x 1,450 = 14,250 Newtons m / s²) 곱하기 90의 코사인에서 기울기 (cos)를 뺀 값입니다. (90-30) = 0.5), 이는 14,250 x 0.5 = 7,125 뉴턴 미터 / 초 제곱입니다.
즉, 뉴턴의 제 2 법칙에 따르면 지프가 자유롭게 굴러 갈 수 있다면 7,125 뉴턴 m / s²로 나눈 1,450kg (초당 5m 제곱에 해당)까지 내리막 길을 가속 할 것입니다. 1 초간 구르면 지프는 초당 5 미터의 속도로 움직입니다.