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Conocer la fuerza necesaria para mover un automóvil es esencial en la ingeniería del automóvil o cualquier otro dispositivo de transporte, desde vagones de tren hasta transbordadores espaciales. Afortunadamente, existen leyes físicas simples que rigen este tipo de movimiento y son de aplicación universal. Este artículo explica la segunda ley de Newton, en lo que respecta a la aceleración de un automóvil.
Usa la segunda ley de Newton
Paso 1
Utilice la segunda ley de Newton que dice que siempre que dos o más objetos interactúan entre sí, hay una fuerza que actúa sobre ellos. Hay dos tipos generales de fuerzas: fuerzas de contacto (fuerza aplicada, fricción y otras) y fuerzas de distancia o campo (gravedad, eléctrica y magnética).
Paso 2
Concéntrese en la fuerza aplicada al automóvil. Si está en un terreno llano y la fricción es insignificante (lo cual es cierto si ha inflado los neumáticos y se mueve lentamente), la fuerza necesaria para acelerar ese automóvil estará dada por la fuerza = masa x aceleración o F = M x a . De acuerdo con esta ecuación, incluso una cantidad muy pequeña de fuerza será suficiente para mover un automóvil, aunque sea lentamente.
Paso 3
Usando la masa "M" del automóvil en kilogramos y la aceleración "a" deseada en m / s², ingrese los parámetros en la ecuación de la segunda ley de Newton para obtener la fuerza "F" requerida en m / s², que es equivalente a la unidad fuerza básica, Newton.
Si el carro esta en una pendiente
Paso 1
Considere la componente perpendicular de la fuerza descendente además de la fuerza necesaria para acelerar.
Paso 2
Calcule la fuerza descendente causada por la gravedad al multiplicar la masa del automóvil en kilogramos por la aceleración constante de la gravedad estándar, 9.8 m / s².
Paso 3
Calcule la componente de esta fuerza perpendicular multiplicándola por el coseno de 90 grados menos la pendiente, que también se puede llamar theta, como se muestra en la figura (fuerza de pendiente x cos (pendiente de 90) = fuerza de pendiente x cos (theta ) = componente perpendicular de la fuerza).
Por ejemplo: el jeep naranja que se muestra arriba pesa 1.450 kg y está parado en una pendiente de 30 grados. La fuerza de gravedad que actúa sobre el jeep en la dirección en la que puede rodar (el componente perpendicular de la fuerza) es la fuerza de inclinación (9,8 x 1450 = 14 250 Newtons m / s²) multiplicada por el coseno de 90 menos la pendiente (cos (90-30) = 0.5), que es 14,250 x 0.5 = 7,125 newton-metros por segundo al cuadrado.
Esto significa que, de acuerdo con la segunda ley de Newton, si el Jeep tuviera libertad para rodar, aceleraría cuesta abajo a 7.125 Newtons m / s² dividido por 1.450 kg, que es igual a cinco metros por segundo al cuadrado. Después de un segundo de rodaje, el jeep se movería a cinco metros por segundo al cuadrado.