A primeira equação ensinada na dinâmica é F = ma, que é "força igual a massa vezes a aceleração." Esta equação descreve a força que deve ser exercida sobre um objeto de peso ou massa conhecidos à medida que é acelerado ou desacelerado. Se uma bicicleta de corrida com um motociclista viajando a 20 milhas por hora deve parar dentro de uma certa distância, você pode calcular quanta força será aplicada ao freio da pinça na borda da roda traseira. Você também pode provar que a velocidade de duplicação quadruplica (quadrados) a força necessária para parar.

Defina a velocidade para forçar a aplicação. Neste exemplo, a bicicleta com seu cavaleiro pesa 210 libras. O piloto nota uma linha branca que fica a 30 pés à sua frente quando ele aplica o freio. Como você já conhece a velocidade, agora tem informações suficientes para calcular a força de frenagem necessária.

Resolva o tempo T, que permitirá calcular a aceleração ou, neste caso, a desaceleração. A velocidade média ao longo dos 30 pés é de 20 mph dividido por dois, ou 10 mph, que é 14,66 pés por segundo. Se os 30 pés estiverem cobertos a uma velocidade média de 14,66 pés por segundo, serão necessários 2,045 segundos para parar.

Resolva a aceleração usando os 2,045 segundos para cobrir 30 pés. Como o cálculo da distância é D = v (0) x T +1 /2 (a) T ^ 2, o primeiro termo pode ser ignorado, pois toda a distância percorrida é contabilizada pela desaceleração para zero. Portanto, 30 pés é igual a ½ a xT ^ 2, que é 30 = ½ a x 2.045 ^ 2 ou 30 = 1/2 a x 4.18. Reorganizando, a = 30 x 2 /4.18 = 14,35 pés por segundo /seg.

Resolva a força usando a equação básica F = ma. Força F = 210 x 14,35 pés por segundo /seg /32,2 pés por segundo /seg (aceleração da gravidade) ou 93,58 libras de força consistentemente aplicada pelo freio ao aro por 2,045 segundos para parar a moto. Isso provavelmente está no limite prático da capacidade da bicicleta parar.

Prove que dobrar a velocidade quadruplica a força necessária. Uma velocidade de 40 milhas por hora resultaria em um tempo de parada de 1.023 segundos, metade de 2.045 segundos na primeira instância. O termo D = ½ x a x T ^ 2 funcionaria para uma aceleração de a = 30 x 2 /1,046, ou 57,36 pés por segundo /seg. F = ma, portanto, iria trabalhar para F = 374,08 libras, muito razoável para um freio de pinça em um pneu de corrida magro. Este cavaleiro insensato nunca parava de 40 mph na distância de 30 pés, e eles passariam diretamente pelo sinal de parada.

Dica

Lembre-se sempre que a força de parada quadruplica como a velocidade dobra. br>

Aviso

Acelerar rapidamente para uma determinada velocidade usa mais força e muito mais combustível do que a aceleração suave.