Víš, co je to váha. To je přitažlivost Země k vašemu tělu. Ale váha je jen jedna forma síly. Ještě důležitější je, že síla způsobuje pohyb objektů. Je to důvod, proč vaše auto zrychluje na dálnici nebo proč baseballový míček vyletí nadhazovači z ruky velkou rychlostí.
Síla způsobuje zrychlení. Zatlačte autíčko a pojede. Sešlápněte plynový pedál ve skutečném autě a zrychlí. To nejsou jen fyzikální fakta. To je základ jízdní dynamiky. Pohyb se řídí Druhým Newtonovým zákonem. Tento zákon je základem klasické mechaniky. Vysvětluje, jak na sebe působí síla, hmotnost a zrychlení.
Rovnice, která hýbe auty
Druhý Newtonův zákon říká, že zrychlení ($a$) je přímo úměrné působící síle ($F$). Je nepřímo úměrná hmotnosti předmětu ($m$). Jen? Ano. Důležité? Nepochybně.
Více síly znamená rychlejší zrychlení. Více hmoty znamená pomalejší zrychlení. Tato závislost je vyjádřena jednou známou rovnicí:
F = ma
Nebo v převedené podobě:
a = F/m
Tento vzorec vám řekne vše, co potřebujete vědět o výkonu vozu. Pokud chcete rychlejší auto, potřebujete větší výkon. Nebo menší hmotnost. Nebo obojí. Závodní týmy shodily každou unci nadváhy. Inženýři vytvářejí motory schopné vyvinout obrovskou sílu. Bojují s touto rovnicí.
Definice síly: newton a libra
Na počest Newtona je standardní jednotkou síly SI newton. Ale co přesně dělá jeden Newton? Udává hmotnost 1 kilogramu se zrychlením 1 metr za sekundu na druhou (m/s²).
Tato definice funguje oběma způsoby. Kilogram je definován jako hmotnost, kterou síla 1 N zrychlí rychlostí 1 m/s².
V anglickém systému jednotek se věci zkomplikují. Zde se používají sluhové. Toto je hmotnost, kterou síla 1 libry zrychlí rychlostí 1 ft/s². K dispozici je také lb-hmotnost. Toto je hmotnost, kterou síla 1 libry zrychlí rychlostí 32 stop/s². Rozdíl spočívá v gravitaci.
Síla není jen hmotnost. Je to tlak nebo tah, který mění rychlost předmětu.
Gravitace: neustálá přitažlivost
Země působí silou na všechny objekty. Urychluje padající předměty rychlostí 9,8 m/s². V anglických jednotkách je to 32 stop/s². Inženýři to často označují jako g.
Pokud hodíte kámen, jeho rychlost se každou sekundu zvýší o 9,8 m/s. Pokud budete padat pět sekund, dosáhnete rychlosti 49 m/s. Je to rychlé. Představte si auto, které zrychluje stejným zrychlením.
Pokud by vůz zrychloval konstantním zrychlením 1 g, dosáhl by rychlosti 60 mph (97 km/h) za méně než tři sekundy. Toto je úroveň hypercar. Většina silničních aut takové zrychlení nezvládne. Ale ukazuje sílu gravitace. Je to stálá síla, kterou cítíte pokaždé, když vstoupíte na váhu.
Společné jednotky síly
Když budete číst specifikace, uvidíte různé jednotky. Je důležité vědět, s kým máte co do činění.
Jednotky SI:
newton (N)
* 1 N = 0,225 lbs
Anglické jednotky:
** libra (lb)**
* 1 lb = 4,448 N
Překlad je jednoduchý. Důležitější je ale koncept. Síla je spojením mezi výkonem motoru a rychlostí vozidla. To je hmatatelný výsledek inženýrské práce. Bez něj jen sedíte v těžké bedně. S ním se pohybujete.
Matematika je jednoduchá. Aplikace je obtížná. Točivý moment, trakce a aerodynamika hrají v rovnici F=ma. Ale rovnice samotná se nemění.
