Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat is de fysica van een auto-springhelling?

Potentiële energie

Wanneer een auto zich bovenaan de oprit bevindt, heeft deze potentiële energie vanwege de hoogte boven de grond. Deze energie wordt gegeven door de vergelijking:

```

PE =mg/u

```

Waar:

* PE is potentiële energie in joule (J)

* m is de massa van de auto in kilogram (kg)

* g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (9,8 m/s²)

* h is de hoogte van de auto boven de grond in meters (m)

Kinetische energie

Terwijl de auto de helling afrijdt, wordt de potentiële energie omgezet in kinetische energie, de bewegingsenergie. Deze energie wordt gegeven door de vergelijking:

```

KE =1/2 mv²

```

Waar:

* KE is kinetische energie in joule (J)

* m is de massa van de auto in kilogram (kg)

* v is de snelheid van de auto in meter per seconde (m/s)

Energiebehoud

De totale mechanische energie van de auto (potentiële energie + kinetische energie) blijft behouden, wat betekent dat deze tijdens de hele beweging hetzelfde blijft. Dit kan worden uitgedrukt door de vergelijking:

```

PE =KE

```

Of:

```

mgh =1/2 mv²

```

Lanceerhoek

De lanceerhoek is de hoek waaronder de auto de oprit verlaat. De ideale lanceerhoek is de hoek waarmee de auto de verste afstand kan afleggen. Deze hoek kan worden berekend met behulp van de vergelijking:

```

θ =boogsin(√(2h/d))

```

Waar:

* θ is de lanceerhoek in graden

* h is de hoogte van de oprit in meters (m)

* d is de horizontale afstand die de auto aflegt in meters (m)

Slepen

Slepen is een kracht die de beweging van een auto tegenwerkt. Het wordt veroorzaakt door de luchtweerstand en de wrijving tussen de banden en de weg. De luchtweerstand neemt toe met de snelheid, waardoor deze een groter effect heeft op de auto terwijl deze door de lucht reist.

Landen

Wanneer de auto landt, wordt de kinetische energie weer omgezet in potentiële energie. De hoeveelheid potentiële energie die de auto heeft als hij landt, hangt af van de hoogte van het landingsoppervlak. Als het landingsoppervlak lager is dan de bovenkant van de helling, zal de auto minder potentiële energie hebben dan toen hij startte, en zal hij niet zo ver kunnen reizen.

Door de fysica van een auto-springhelling te begrijpen, kunnen we hellingen ontwerpen waarmee auto's de grootst mogelijke afstand kunnen afleggen.