Hvordan ville du finde accelerationen af ​​en bil, der går ned ad rampen.?

1. Forståelse af kræfterne

* tyngdekraft: Den primære kraft, der virker på bilen, er tyngdekraft. Komponenten af ​​tyngdekraft, der fungerer parallelt med rampen (nedad) er det, der får bilen til at accelerere.

* Friktion: Friktion er imod bilens bevægelse. Dette inkluderer friktion mellem dækkene og rampens overflade og luftmodstand.

2. Ligningerne

* Newtons anden lov: Det grundlæggende princip er F =MA (kraft =masse X acceleration). Vi bruger dette til at relatere kræfterne til bilens acceleration.

* tyngdekomponent: Komponenten af ​​tyngdekraft, der fungerer parallelt med rampen, beregnes som:G * sin (theta), hvor:

* g =acceleration på grund af tyngdekraften (ca. 9,8 m/s²)

* theta =rampens vinkel (målt fra vandret)

3. Beregning af acceleration

* Ideel sag (ingen friktion):

* Hvis vi ignorerer friktion, er nettokraften, der virker på bilen, bare den tyngdekomponent parallelt med rampen.

* F_net =g * sin (theta)

* Derfor a =f_net / m =(g * sin (theta)) / m

* med friktion:

* Lad 'f' repræsentere friktionskraften.

* F_net =(g * sin (theta)) - f

* a =(g * sin (theta) - f) / m

* For at finde 'F' har du brug for information om friktionskoefficienten mellem dækkene og rampens overflade.

4. Eksempel

Lad os sige:

* Rampvinklen (theta) er 15 grader.

* Bilens masse (M) er 1000 kg.

* Vi antager, at friktion er ubetydelig for enkelhed.

* a =(9,8 m / s² * sin (15 °)) / 1000 kg

* a ≈ 0,25 m/s²

Vigtige noter:

* Friktion er betydelig: I virkeligheden spiller friktion en stor rolle. Jo stejlere rampen er, jo større er friktionen.

* Luftbestandighed: Ved højere hastigheder bliver luftmodstand vigtigere og reducerer bilens acceleration.

* rullende friktion: Selv med perfekt glatte dæk er der stadig en vis rullende friktion. Dette er normalt meget mindre end andre friktionskilder.

For at få en præcis accelerationsværdi skal du redegøre for alle disse faktorer.