Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een schijf van 2,8 kg en een diameter van 40 cm draait met 260 tpm. Hoeveel wrijvingskracht moet de rem uitoefenen om de velg binnen 2,0 seconden tot stilstand te brengen. Het antwoord zou Newton moeten zijn?

Om de wrijvingskracht te berekenen die nodig is om de schijf in 2,0 seconden tot stilstand te brengen, kunnen we de volgende formule gebruiken:

$$F =I \alpha$$

Waar F de wrijvingskracht is, is I het traagheidsmoment van de schijf en $\alpha$ de hoekversnelling.

Eerst moeten we het traagheidsmoment van de schijf berekenen. Voor een vaste schijf wordt het traagheidsmoment gegeven door:

$$I =\frac{1}{2} mR^2$$

Waar m de massa van de schijf is en R de straal van de schijf.

Als we de gegeven waarden vervangen, krijgen we:

$$I =\frac{1}{2} \times 2,8kg \times (0,2m)^2 =0,056kgm2$$

Vervolgens moeten we de hoekversnelling berekenen. De hoekversnelling wordt gegeven door:

$$\alpha =\frac{\Delta \omega}{\Delta t}$$

Waar $\Delta \omega$ de verandering in hoeksnelheid is en $\Delta t$ de verandering in de tijd.

De initiële hoeksnelheid van de schijf wordt gegeven door:

$$\omega_i =260 \text{rpm} =260 \times \frac{2\pi}{60} =27,4rads^{-1}$$

De uiteindelijke hoeksnelheid van de schijf is nul.

Daarom is de verandering in hoeksnelheid:

$$\Delta \omega =\omega_f - \omega_i =0 - 27,4rads^{-1} =-27,4rads^{-1}$$

De verandering in tijd wordt gegeven als 2,0s.

Daarom is de hoekversnelling:

$$\alpha =\frac{-27,4rads^{-1}}{2,0s} =-13,7rads^{-2}$$

Ten slotte kunnen we de wrijvingskracht berekenen die nodig is om de schijf tot stilstand te brengen:

$$F =I \alpha =0,056kgm2 \times -13,7rads^{-2} =-0,77N$$

Daarom moet de rem een ​​wrijvingskracht van 0,77 N op de rand van de schijf uitoefenen om deze in 2,0 seconden tot stilstand te brengen.