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車を動かすのに必要な力を知ることは、自動車の設計やスペースシャトルにとって不可欠です。ありがたいことに、この種の運動を管理する単純な物理法則があり、それらは普遍的に適用できます。この記事では、自動車の加速に関連するニュートンの第2法則について説明します。
ニュートンの第二法則を使用
ステップ1
ニュートンの第二法則を使用して、それがそれらに作用する力であることを述べてください。一般的な力には、接触力（加えられた力、摩擦など）と、距離または場の力（重力、電気、磁気）の2種類があります。
ステップ2
車にかかる力に注目してください。車が平らな地面にあり、摩擦が無視できる場合、力を加速するために必要な力は、力=質量x加速またはF = M x aで与えられます。これによれば、ゆっくりとはいえ、車を動かすのにわずかな力で十分です。
問題の自動車の質量 "M"をキログラム（1 Kg = 2.2ポンド）で、加速度 "a"を2乗のメートルで求めると、パラメータをニュートンの2次法式に挿入して、必要な力 "F"キログラム/秒の2乗。これは基本的な力の単位であるニュートンに相当します。
車がインクライン上にある場合
ステップ1
加速に必要な力に加えて、下向きの力の垂直成分を考慮してください。
ステップ2
重力加速度定数、1秒あたり9.8メートルで重力の速度を計算します。
写真に示すように、90度マイナス傾斜の余弦（シータとも呼ばれる）を掛けて、この力の垂直成分を計算します（下向きの力x cos（90-傾き）=下向きの力x cos（シータ） ）=力の垂直成分）。たとえば、上記のオレンジ色のジープの重量は3,200ポンド（1,450 Kg）で、30度の傾斜の上に座っています。力の垂直成分の方向でジープに作用する重力は、下向きの力（9.8 x 1,450 = 14,250ニュートン）に90の余弦から傾斜を引いたもの（cos（90-30）= 0.5）14,250 x 0.5 = 7,125ニュートンです。これは、ニュートンの第2の法則によれば、ジープが自由に転がる場合、7,125ニュートンを1,450 Kgで除算して斜面を加速し、これは1秒あたり5メートルに等しいことを意味します。 1秒間の回転の後、ジープは毎秒5メートルまたは時速11マイルで移動します。
先端
- キログラム、メートル、秒、ニュートンなどの標準的な科学単位を使用していることを確認してください。傾斜を扱うときは常識を使用してください。車が下向きに傾いている場合、そのように転がりたいと思うでしょう。
必要なアイテム
- 電卓
