La coppia è una forza esercitata su un oggetto; questa forza tende a far sì che l'oggetto cambi la sua velocità di rotazione. Una macchina fa affidamento sulla coppia per fermarsi. Le pastiglie dei freni esercitano una forza di attrito sulle ruote, il che crea una coppia sull'asse principale. Questa forza impedisce l'attuale direzione di rotazione dell'asse, bloccando in tal modo il movimento in avanti della vettura.
Passaggi
Disegna un diagramma a corpo libero. Un diagramma a corpo libero isola un oggetto e sostituisce tutti gli oggetti esterni con forze vettoriali o torsionali. Ciò consente di sommare le forze e determinare la forza netta e la coppia che agisce su un oggetto.
Mostra tutte le forze che agiscono sul veicolo mentre il guidatore inizia a frenare. C'è la forza di gravità verso il basso, e c'è anche la forza verso l'alto esercitata dalla strada. Queste due forze sono uguali e opposte, quindi si annullano a vicenda. La forza rimanente è la forza d'attrito esercitata dalla strada, che agisce orizzontalmente nella direzione opposta al movimento del veicolo. Ad esempio, supponiamo di analizzare una jeep da 2.000 chilogrammi che ha appena iniziato a frenare. Il diagramma mostrerebbe due forze verticali uguali e opposte di 19.620 Newton, che si sommano fino a zero, e una certa forza orizzontale indeterminata.
Determina la forza orizzontale della strada usando la seconda legge di Newton - la forza su un oggetto eguaglia i suoi tempi di massa la sua accelerazione. Presumibilmente o sai o puoi ottenere il peso del veicolo dalle specifiche del produttore, ma dovrai calcolare il tasso di decelerazione. Uno dei modi più semplici per farlo è quello di assumere una velocità media di decelerazione dal momento in cui i freni vengono applicati per la prima volta, fino al punto di rilascio. La decelerazione è quindi la variazione totale della velocità divisa per il tempo trascorso durante il processo di frenatura. Se la jeep passasse da una velocità di 20 metri al secondo fino a 0 metri al secondo in 5 secondi, la sua decelerazione media sarebbe di 4 metri al secondo al secondo. La forza richiesta per causare questa decelerazione è pari a 2.000 kg * 4 m /s /s, che equivale a 8.000 Newton.
Calcola la coppia che la forza della strada causa attorno all'asse. Poiché la coppia equivale alla forza moltiplicata per la sua distanza dal punto di rotazione, la coppia è uguale alla forza della strada per il raggio della ruota. La forza della strada è la reazione torsionale uguale e opposta provocata dai freni, quindi la coppia frenante è uguale in grandezza e opposta in direzione della coppia esercitata dalla strada. Se la ruota della jeep ha un raggio di 0,25 metri, la coppia di frenatura è pari a 8.000 N * 0,25 m, o 2.000 Newtonmetri.
TL; DR (Troppo lungo, non letto)
Potrebbe confondersi con il fatto che ci sono più ruote e il veicolo distribuirà una certa quantità di peso su ciascuna di esse. Tuttavia, la coppia totale dipende ancora solo dalla quantità di forza orizzontale richiesta per fermare il veicolo. Se ci sono pastiglie freno anteriori e posteriori e si desidera conoscere la coppia esercitata da ciascun set, è possibile stimare che ogni set contribuisca a metà della coppia totale.
