Inhalt
Das Drehmoment ist eine Kraft, die auf einen Gegenstand ausgeübt wird. Diese Kraft neigt dazu, das Objekt dazu zu bringen, seine Rotationsgeschwindigkeit zu ändern. Ein Auto verlässt sich auf das Drehmoment, um zum Stillstand zu kommen. Die Bremsbeläge üben eine Reibungskraft auf die Räder aus, die ein Drehmoment auf die Hauptachse erzeugt. Diese Kraft behindert die aktuelle Drehrichtung der Achsen und stoppt so die Vorwärtsbewegung der Autos.
Schritte
Zeichnen Sie ein Freikörperdiagramm. Ein Freikörperdiagramm isoliert ein Objekt und ersetzt alle externen Objekte durch Vektor- oder Torsionskräfte. Auf diese Weise können Sie Kräfte summieren und das auf einen Gegenstand wirkende Nettokraft- und Drehmoment bestimmen.
Zeigen Sie alle Kräfte an, die auf das Fahrzeug wirken, wenn der Fahrer zu bremsen beginnt. Es gibt die nach unten gerichtete Schwerkraft und es gibt auch die von der Straße ausgeübte nach oben gerichtete Kraft. Diese beiden Kräfte sind gleich und entgegengesetzt, so dass sie sich gegenseitig aufheben. Die verbleibende Kraft ist die von der Straße ausgeübte Reibungskraft, die horizontal entgegen der Fahrzeugbewegung wirkt. Angenommen, Sie analysieren einen 2.000-Kilogramm-Jeep, der gerade gebremst hat. Ihr Diagramm würde zwei gleiche und entgegengesetzte vertikale Kräfte von 19.620 Newton, die sich zu Null summieren, und eine unbestimmte horizontale Kraft anzeigen.
Bestimmen Sie die horizontale Kraft der Straße mit dem Newtonschen zweiten Gesetz - die Kraft auf ein Objekt entspricht seiner Masse multipliziert mit seiner Beschleunigung. Vermutlich kennen Sie das Gewicht des Fahrzeugs oder können es anhand der Herstellerspezifikationen ermitteln. Sie müssen jedoch die Verzögerungsrate berechnen. Eine der einfachsten Möglichkeiten, dies zu tun, besteht darin, eine durchschnittliche Verzögerungsrate vom Zeitpunkt der ersten Betätigung der Bremsen bis zum Zeitpunkt des Lösens anzunehmen. Die Verzögerung ist dann die gesamte Geschwindigkeitsänderung geteilt durch die Zeit, die während des Bremsvorgangs verstrichen ist. Wenn der Jeep in 5 Sekunden von einer Geschwindigkeit von 20 Metern pro Sekunde auf 0 Meter pro Sekunde abfällt, beträgt seine durchschnittliche Verzögerung 4 Meter pro Sekunde pro Sekunde. Die für diese Verzögerung erforderliche Kraft beträgt 2.000 kg * 4 m / s / s, was 8.000 Newton entspricht.
Berechnen Sie das Drehmoment, das die Kraft der Straße um die Achse verursacht. Da das Drehmoment der Kraft multipliziert mit dem Abstand vom Drehpunkt entspricht, entspricht das Drehmoment der Kraft der Straße multipliziert mit dem Radius des Rads. Die Kraft der Straße ist die gleiche und entgegengesetzte Torsionsreaktion, die durch die Bremsen verursacht wird, so dass das Bremsmoment in der Größe und in der entgegengesetzten Richtung dem von der Straße ausgeübten Drehmoment entspricht. Wenn das Jeeps-Rad einen Radius von 0,25 Metern hat, beträgt das Bremsmoment 8.000 N * 0,25 m oder 2.000 Newtonmeter.