Ποια είναι η φυσική μιας ράμπας που πηδάει το αυτοκίνητο;
Όταν ένα αυτοκίνητο βρίσκεται στην κορυφή της ράμπας, έχει πιθανή ενέργεια λόγω του ύψους του πάνω από το έδαφος. Αυτή η ενέργεια δίνεται από την εξίσωση:
`` `
PE =MGH
`` `
Οπου:
* Το PE είναι πιθανή ενέργεια σε joules (j)
* m είναι η μάζα του αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα (kg)
* Το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s²)
* H είναι το ύψος του αυτοκινήτου πάνω από το έδαφος σε μέτρα (m)
Κινητική ενέργεια
Καθώς το αυτοκίνητο κυλά κάτω από τη ράμπα, η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια, η οποία είναι η ενέργεια της κίνησης. Αυτή η ενέργεια δίνεται από την εξίσωση:
`` `
Ke =1/2 mv²
`` `
Οπου:
* Το Ke είναι κινητική ενέργεια σε joules (j)
* m είναι η μάζα του αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα (kg)
* V είναι η ταχύτητα του αυτοκινήτου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s)
Διατήρηση ενέργειας
Η συνολική μηχανική ενέργεια του αυτοκινήτου (δυνητική ενέργεια + κινητική ενέργεια) διατηρείται, που σημαίνει ότι παραμένει το ίδιο καθ 'όλη τη διάρκεια της κίνησης. Αυτό μπορεί να εκφραστεί από την εξίσωση:
`` `
PE =KE
`` `
Ή:
`` `
MGH =1/2 mv²
`` `
Γωνία εκτόξευσης
Η γωνία εκτόξευσης είναι η γωνία με την οποία το αυτοκίνητο αφήνει τη ράμπα. Η ιδανική γωνία εκτόξευσης είναι η γωνία που θα επιτρέψει στο αυτοκίνητο να ταξιδέψει την πιο μακρινή απόσταση. Αυτή η γωνία μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση:
`` `
θ =arcsin (√ (2h/d))
`` `
Οπου:
* θ είναι η γωνία εκτόξευσης σε βαθμούς
* H είναι το ύψος της ράμπας σε μέτρα (m)
* D είναι η οριζόντια απόσταση που ταξιδεύει το αυτοκίνητο σε μέτρα (m)
σύρετε
Το Drag είναι μια δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση ενός αυτοκινήτου. Προκαλείται από την αντίσταση στον αέρα και την τριβή μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου. Η μεταφορά αυξάνεται με ταχύτητα, επομένως έχει μεγαλύτερη επίδραση στο αυτοκίνητο καθώς ταξιδεύει στον αέρα.
προσγείωση
Όταν το αυτοκίνητο προσγειωθεί, η κινητική του ενέργεια μετατρέπεται πίσω σε δυνητική ενέργεια. Η ποσότητα πιθανής ενέργειας που έχει το αυτοκίνητο όταν προσγειώνεται εξαρτάται από το ύψος της επιφάνειας προσγείωσης. Εάν η επιφάνεια προσγείωσης είναι χαμηλότερη από την κορυφή της ράμπας, το αυτοκίνητο θα έχει λιγότερη πιθανή ενέργεια από ό, τι είχε όταν ξεκίνησε και δεν θα μπορέσει να ταξιδέψει μέχρι τώρα.
Με την κατανόηση της φυσικής μιας ράμπας που πηδάει το αυτοκίνητο, μπορούμε να σχεδιάσουμε ράμπες που επιτρέπουν στα αυτοκίνητα να ταξιδεύουν στην πιο μακρύτερη απόσταση.
