Wiesz, co to jest waga. To jest przyciąganie Ziemi do twojego ciała. Ale waga to tylko jedna z form siły. Co ważniejsze, siła powoduje, że obiekty się poruszają. To jest powód, dla którego Twój samochód przyspiesza na autostradzie lub dlaczego piłka baseballowa wylatuje z ręki miotacza z dużą prędkością.
Siła powoduje przyspieszenie. Popchnij samochodzik, a pojedzie. Naciśnij pedał gazu w prawdziwym samochodzie, a on przyspieszy. To nie są tylko fakty fizyczne. To jest podstawa dynamiki jazdy. Ruch podlega Drugiemu prawu Newtona. Prawo to leży u podstaw mechaniki klasycznej. Wyjaśnia, w jaki sposób siła, masa i przyspieszenie oddziałują na siebie.
Równanie, które porusza samochody
Drugie prawo Newtona stwierdza, że przyspieszenie ($a$) jest wprost proporcjonalne do przyłożonej siły ($F$). Jest odwrotnie proporcjonalna do masy obiektu ($m$). Tylko? Tak. Ważny? Niewątpliwie.
Większa siła oznacza większe przyspieszenie. Większa masa oznacza mniejsze przyspieszenie. Zależność tę wyraża jedno dobrze znane równanie:
F = maks.
Lub w przekonwertowanej formie:
a = F/m
Ten wzór powie Ci wszystko, co musisz wiedzieć o osiągach samochodu. Jeśli chcesz szybszego samochodu, potrzebujesz większej mocy. Lub mniejsza waga. Lub oba. Zespoły wyścigowe pozbyły się każdej uncji nadwagi. Inżynierowie tworzą silniki zdolne do wytworzenia ogromnej siły. Walczą z tym równaniem.
Definicja siły: niuton i funt
Na cześć Newtona standardową jednostką siły w układzie SI jest niuton. Ale co dokładnie robi jeden Newton? Daje masie 1 kilograma przyspieszenie 1 metra na sekundę do kwadratu (m/s²).
Definicja ta działa w obie strony. Kilogram definiuje się jako masę, którą siła 1 N przyspieszy z prędkością 1 m/s².
W angielskim systemie jednostek sprawy się komplikują. słudzy są tutaj wykorzystywani. Jest to masa, którą siła o masie 1 funta przyspieszy z szybkością 1 ft/s². Istnieje również lb-masa. Jest to masa, którą siła o masie 1 funta przyspieszy z szybkością 32 stóp/s². Różnica sprowadza się do grawitacji.
Siła to nie tylko waga. Jest to pchnięcie lub pociągnięcie, które zmienia prędkość obiektu.
Grawitacja: ciągłe przyciąganie
Ziemia wywiera siłę na wszystkie obiekty. Przyspiesza spadające przedmioty z prędkością 9,8 m/s². W jednostkach angielskich jest to 32 ft/s². Inżynierowie często nazywają to g.
Jeśli rzucisz kamień, jego prędkość będzie wzrastać o 9,8 m/s co sekundę. Jeśli będziesz spadać przez pięć sekund, osiągniesz prędkość 49 m/s. To jest szybkie. Wyobraź sobie samochód przyspieszający z tym samym przyspieszeniem.
Gdyby samochód przyspieszał ze stałym przyspieszeniem 1 g, osiągałby prędkość 97 km/h w niecałe trzy sekundy. To jest poziom hipersamochodu. Większość samochodów drogowych nie jest w stanie wytrzymać takiego przyspieszenia. Ale to pokazuje siłę grawitacji. To stała siła, którą czujesz za każdym razem, gdy wchodzisz na wagę.
Typowe jednostki siły
Czytając specyfikacje, zobaczysz różne jednostki. Ważne jest, aby wiedzieć, z kim masz do czynienia.
Jednostki SI:
* niuton (N)
* 1 N = 0,225 funta
Jednostki angielskie:
* funt (funt)
* 1 funt = 4,448 N
Tłumaczenie jest proste. Ale koncepcja jest ważniejsza. Siła to związek pomiędzy mocą silnika a prędkością pojazdu. To namacalny rezultat prac inżynierskich. Bez tego po prostu siedzisz w ciężkim pudełku. Dzięki niemu się poruszasz.
Matematyka jest prosta. Aplikacja jest trudna. Moment obrotowy, przyczepność i aerodynamika wpływają na równanie F=ma. Ale samo równanie się nie zmienia.
