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車のジャンプランプの物理学は何ですか?

ポテンシャルエネルギー

車がランプの最上部にあるとき、地面の上の高さのためにポテンシャルエネルギーがあります。このエネルギーは方程式によって与えられます:

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PE =MGH

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どこ:

* PEはジュール(J)のポテンシャルエネルギーです

* mはキログラム(kg)の車の質量です

* Gは重力による加速です(9.8 m/s²)

* Hはメートル(m)の地面の上の車の高さです

運動エネルギー

車がランプを転がり落ちると、そのポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換されます。これは動きのエネルギーです。このエネルギーは方程式によって与えられます:

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KE =1/2mV²

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どこ:

* keはジュールの運動エネルギーです(j)

* mはキログラム(kg)の車の質量です

* vは1秒あたりのメートル単位の車の速度(m/s)

エネルギーの保存

車の総機械エネルギー(ポテンシャルエネルギー +運動エネルギー)は保存されています。つまり、動き全体で同じままです。これは式で表現できます。

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PE =KE

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または:

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MGH =1/2mV²

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起動角

打ち上げ角は、車がランプを離れる角度です。理想的な打ち上げ角度は、車が最も遠い距離を移動できる角度です。この角度は、方程式を使用して計算できます。

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θ=arcsin(√(2h/d))

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どこ:

*θは程度の起動角です

* Hはメートルのランプの高さ(m)

* dは車がメートルで移動する水平距離(m)

ドラッグ

ドラッグは、車の動きに反対する力です。それは、空気抵抗とタイヤと道路の間の摩擦によって引き起こされます。ドラッグは速度とともに増加するため、空中を移動するときに車に大きな影響を与えます。

着陸

車が着地すると、その運動エネルギーはポテンシャルエネルギーに戻ります。車が着地したときに持っているポテンシャルエネルギーの量は、着陸面の高さに依存します。着陸面がランプの上部よりも低い場合、車は開始時に持っていたよりもポテンシャルエネルギーが少なくなり、遠くまで移動することはできません。

車のジャンプランプの物理学を理解することにより、車が可能な限り遠くに移動できるようにするランプを設計できます。

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