Inhoud
Koppel is een kracht die op een voorwerp wordt uitgeoefend; deze kracht heeft de neiging om het object zijn rotatiesnelheid te laten veranderen. Een auto vertrouwt op koppel om tot stilstand te komen. De remblokken oefenen een wrijvingskracht op de wielen uit, waardoor een koppel op de hoofdas ontstaat. Deze kracht belemmert de huidige draairichting van de assen, waardoor de voorwaartse beweging van de auto wordt gestopt.
Stappen
Teken een vrijlichaamsdiagram. Een vrijlichaamdiagram isoleert één object en vervangt alle externe objecten door vector- of torsiekrachten. Hiermee kunt u krachten optellen en de netto kracht en koppel bepalen die op een object werken.
Toon alle krachten die op het voertuig inwerken wanneer de bestuurder begint te remmen. Er is de neerwaartse kracht van de zwaartekracht, en er is ook de opwaartse kracht uitgeoefend door de weg. Deze twee krachten zijn gelijk en tegengesteld, zodat ze elkaar opheffen. De resterende kracht is de wrijvingskracht uitgeoefend door de weg, die horizontaal werkt in de richting tegengesteld aan de beweging van het voertuig. Stel bijvoorbeeld dat u een jeep van 2000 kilogram analyseert die net is begonnen met remmen. Uw diagram toont twee gelijke en tegengestelde verticale krachten van 19.620 Newton, die optellen tot nul, en een onbepaalde horizontale kracht.
Bepaal de horizontale kracht van de weg met behulp van de tweede wet van Newton - de kracht op een object is gelijk aan zijn massa maal zijn versnelling. Vermoedelijk weet u of kunt u het gewicht van het voertuig verkrijgen op basis van specificaties van de fabrikant, maar u moet de vertragingssnelheid berekenen. Een van de eenvoudigste manieren om dit te doen, is een gemiddelde vertragingssnelheid aan te nemen vanaf het moment dat de remmen voor het eerst worden gebruikt tot het moment van loslaten. De vertraging is dan de totale snelheidsverandering gedeeld door de tijd die is verstreken tijdens het remproces. Als de Jeep in 5 seconden van een snelheid van 20 meter per seconde naar 0 meter per seconde ging, zou de gemiddelde vertraging 4 meter per seconde per seconde zijn. De kracht die nodig is om deze vertraging te veroorzaken, is gelijk aan 2.000 kg * 4 m / s / s, wat overeenkomt met 8.000 Newton.
Bereken het koppel dat de kracht van de weg veroorzaakt rond de as. Omdat het koppel gelijk is aan de kracht maal de afstand tot het rotatiepunt, is het koppel gelijk aan de kracht van de weg maal de radius van het wiel. De kracht van de weg is de gelijke en tegengestelde torsiereactie veroorzaakt door de remmen, dus het remkoppel is in grootte gelijk en tegengesteld in de richting van het koppel uitgeoefend door de weg. Als het Jeeps-wiel een straal van 0,25 meter heeft, is het remkoppel gelijk aan 8.000 N * 0,25 m of 2.000 Newton-meter.