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乗員が最大加速4.0 gを受けるように、速度95 kphから1200 kgの車の休憩をもたらすように設計されたAのスプリング定数Kはどうあるべきですか?

この問題を解決する方法は次のとおりです。

1。ユニットを変換

* 速度: 95 kph =26.39 m / s(1 kph =1000 m / 3600 s)

* 加速: 4.0 g =39.2 m/s²(g =9.8 m/s²)

2。概念を理解する

* ワークエネルギー原理: 車の春によって行われた作業は、車の運動エネルギーの変化に等しくなります。

* スプリングポテンシャルエネルギー: スプリングに保存されたポテンシャルエネルギーは(1/2)kx²で与えられます。ここで、kはスプリング定数、xは圧縮距離です。

* 運動エネルギー: オブジェクトの運動エネルギーは(1/2)mV²で与えられます。ここで、mは質量、vは速度です。

3。方程式を設定します

* ワークエネルギー: (1/2)kx²=(1/2)mv²

* 加速: a =k/m * x(a =f/mおよびf =kx以降)

4。スプリング定数(k)を解きます

* 加速度式から: x =(a*m)/k

* ワークエネルギー方程式の代用x: (1/2)k [(a*m)/k]²=(1/2)mv²

* k:を簡素化して解決します k =(m *v²) /(a * x)

5。 圧縮距離(x)を計算します

*続行するには、圧縮距離「x」を見つける必要があります。 加速度方程式を使用できます。

* x =(a * m) / k

*「K」はまだわからないので、別のアプローチを使用して「X」を見つける必要があります。

* 停止距離を考慮してください: スプリングを圧縮した後、車が完全に停止すると仮定します。次の運動学方程式を使用できます。

*v²=u² + 2as

* どこ:

* v =最終速度(0 m/s)

* u =初期速度(26.39 m/s)

* a =加速(-39.2 m/s²)

* S =停止距離(x)

* xを解く:x =(v² -u²) /(2a)=(0² -26.39²) /(2 * -39.2)≈8.87m

6。スプリング定数(k)を計算します

*圧縮距離 'x'ができたので、スプリング定数を計算できます。

* k =(m *v²) /(a * x)

* k =(1200 kg *(26.39 m/s)²)/(39.2 m/s² * 8.87 m)

*k≈2152n/m

したがって、スプリング定数Kは、1200 kgの車を4.0 gの最大加速度で95 kphから休むために約2152 n/mでなければなりません

重要な注意: この計算では、スプリングが車を停止する唯一の手段として機能するように設計されています。実際のシナリオでは、クランプルゾーンや安全機能などの他の要因も停止プロセスに貢献します。このソリューションは、理論的な推定値を提供します。

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