Il est essentiel de connaître la force nécessaire pour déplacer une voiture dans l'ingénierie de l'automobile ou de tout autre moyen de transport, des wagons de chemin de fer à la navette spatiale. Heureusement, de simples lois physiques régissant ce type de mouvement sont universellement applicables. Cet article explique la deuxième loi de Newton en ce qui concerne l'accélération d'une automobile.
Utilisez la deuxième loi de Newton
Étape 1
Utilisez la deuxième loi de Newton qui stipule que deux ou plus les objets interagissent les uns avec les autres, une force les agit. Il existe deux types généraux de forces: les forces de contact (force appliquée, frottement et autres) et les forces à distance ou de champ (gravitationnelles, électriques et magnétiques).
Étape 2
Focus sur les forces appliquées force à la voiture. Si la voiture est sur un terrain plat et que le frottement est négligeable (ce qui est vrai si elle a des pneus gonflés et se déplace lentement), la force nécessaire pour accélérer la voiture est donnée par la force = masse fois l'accélération ou F = M x a. Selon cela, même une très petite quantité de force est suffisante pour déplacer une voiture, bien que lentement.
En utilisant la masse "M" de l'automobile en question en kilogrammes (1 kg = 2,2 livres) et l'accélération "a" en mètres par seconde au carré, insérez les paramètres dans l'équation de la seconde loi de Newton pour obtenir la force "F" requise en kilogrammes par seconde au carré, ce qui correspond à l'unité de base de la force, le Newton.
Si la voiture est en pente
Étape 1
Considérez la composante perpendiculaire de la force dirigée vers le bas en plus de la force nécessaire pour accélérer.
Étape 2
Calculez la force exercée vers le bas par gravité en multipliant la masse de la voiture en kilogrammes par la constante d'accélération de gravité standard, 9,8 mètres par seconde au carré.
Calculez la composante perpendiculaire de cette force en la multipliant par le cosinus de 90 degrés moins l'inclinaison, que l'on peut également appeler comme indiqué sur l’image (force vers le bas x cos (90 -incline) = force ascendante x cos (thêta) = composante perpendiculaire de la force). Par exemple, la Jeep orange ci-dessus pèse 1 400 kg (3 200 livres) et repose sur une pente de 30 degrés. La force de gravité agissant sur la jeep dans la direction dans laquelle elle s'exerce (composante perpendiculaire de la force) est la force descendante (9,8 x 1 450 = 14 250 Newtons) fois le cosinus de 90 moins l'inclinaison (cos (90-30) = 0,5) soit 14 250 x 0,5 = 7 125 Newton. Cela signifie, selon la deuxième loi de Newton, que si la Jeep était libre de rouler, elle accélèrerait sur la pente à 7 125 Newtons divisée par 1 450 kg, ce qui équivaut à 5 mètres par seconde au carré. Après une seconde de roulement, la Jeep se déplacerait à 5 mètres par seconde ou 11 milles à l'heure.
Conseil
Vérifiez que vous utilisez bien des unités scientifiques standard: kilogrammes, mètres, secondes et newtons. Utilisez votre bon sens lorsque vous travaillez avec des pentes. Si la voiture est inclinée vers le bas, il va vouloir rouler de cette façon.
Éléments dont vous aurez besoin
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