Ένα αυτοκίνητο επιταχύνεται από 30mph έως 40mph δίνει μια έκφραση για την καθαρή δύναμη προκαλώντας αυτή την επιτάχυνση;

Εδώ είναι πώς να σπάσετε το πρόβλημα και να αντλήσετε μια έκφραση για την καθαρή δύναμη:

Κατανόηση των εννοιών

* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Η θεμελιώδη αρχή που θα χρησιμοποιήσουμε είναι ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα:Δύναμη (F) =Mass (M) * Επιτάχυνση (α)

* Επιτάχυνση: Η επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας. Σε αυτή την περίπτωση, το αυτοκίνητο αυξάνει την ταχύτητά του.

* ταχύτητα: Πρέπει να μετατρέψουμε τις δεδομένες ταχύτητες από μίλια ανά ώρα (MPH) σε μετρητές ανά δευτερόλεπτο (M/s) για συνέπεια με τυπικές μονάδες.

Υπολογισμοί

1. Μετατρέψτε τις ταχύτητες σε m/s:

* 30 mph =13,41 m/s (περίπου)

* 40 mph =17,88 m/s (περίπου)

2. Υπολογίστε την επιτάχυνση:

* Επιτάχυνση (a) =(τελική ταχύτητα - αρχική ταχύτητα) / ώρα

* Δεν έχουμε το χρόνο που χρειάζεται για την επιτάχυνση, οπότε θα το αφήσουμε ως μεταβλητή (t).

* A =(17,88 m/s - 13,41 m/s)/t =4.47/t m/s2

3. Έκφραση καθαρής δύναμης:

* Χρήση του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα:F =M * A

* Αντικαθιστώντας την επιτάχυνση: f =m * (4.47/t) Newton

Η έκφραση

Η έκφραση για την καθαρή δύναμη που προκαλεί την επιτάχυνση είναι: f =m * (4.47/t) Newton , πού:

* F είναι η καθαρή δύναμη στα Newtons

* m είναι η μάζα του αυτοκινήτου σε χιλιόγραμμα

* t είναι ο χρόνος που απαιτείται για να επιταχυνθεί σε δευτερόλεπτα

Σημαντική σημείωση: Αυτή η έκφραση υποθέτει ότι η επιτάχυνση είναι σταθερή. Στην πραγματικότητα, η δύναμη μπορεί να διαφέρει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επιτάχυνσης.