La première équation est enseigné dans la dynamique 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 car elle est accélérée ou retardée. Si un vélo de course avec un cavalier voyageant 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.
Définir la vitesse de forcer l'application. Dans cet exemple, la bicyclette avec son cavalier pèse £ 210. Le coureur note une ligne d'arrêt blanc qui est de 30 pieds en face de lui quand il applique le frein. Comme vous connaissez 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 au cours des 30 pieds est 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 une accélération en utilisant les 2,045 secondes pour couvrir 30 pieds. Depuis le calcul de la distance est D = v (0) x T +1/2 (a) ^ 2 T, le premier terme peut être ignoré puisque tous distance parcourue est comptabilisée par la décélération à zéro. Par conséquent, les 30 pieds est égal à &# XBD- un xT ^ 2, qui est de 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.
Résoudre pour la force en utilisant le F = ma équation de base. Force F = 210 x 14.35 pieds par seconde / sec / 32,2 pieds par seconde / sec (accélération de la gravité) ou £ 93,58 de force appliquées de façon uniforme par le frein sur la jante pour 2,045 secondes pour arrêter le vélo. Ceci est probablement à droite à la limite pratique de la capacité de ce vélo d'arrêter.
Prouver que le doublement de la vitesse quadruple la force requise. A40 mile par heure la vitesse de se traduirait par un temps d'arrêt de 1,023 secondes, la moitié de 2,045 secondes dans la première instance. Le D = &# XBD- xax T ^ 2 terme 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, 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 seraient consécutives à droite après le panneau d'arrêt.