1. 변환 단위
* 속도 : 95 kph =26.39 m / s (1 kph =1000 m / 3600 s)
* 가속도 : 4.0 g =39.2 m/s² (g =9.8 m/s²)
2. 개념을 이해하십시오
* 작업 에너지 원리 : 자동차의 봄에 의해 수행 된 작업은 자동차의 운동 에너지의 변화와 동일합니다.
* 스프링 잠재적 에너지 : 스프링에 저장된 잠재적 에너지는 (1/2) kx²에 의해 주어지며, 여기서 k는 스프링 상수이고 X는 압축 거리입니다.
* 운동 에너지 : 물체의 운동 에너지는 (1/2) mv²에 의해 주어지며, 여기서 m은 질량이고 V는 속도입니다.
3. 방정식을 설정
* 작업 에너지 : (1/2) kx² =(1/2) mv²
* 가속도 : a =k/m * x (a =f/m 및 f =kx 이후)
4. 스프링 상수 (k) 를 해결하십시오
* 가속도 방정식에서 : x =(a*m)/k
* 작업 에너지 방정식에서 X를 대체합니다. (1/2) K [(A*M)/K] ² =(1/2) MV²
* k :를 단순화하고 해결합니다 k =(m * v²) / (a * x)
5. 압축 거리 (x) 를 계산하십시오
* 압축 거리 'X'를 찾아야합니다. 가속도 방정식을 사용할 수 있습니다.
* x =(a * m) / k
* 우리는 아직 'k'를 모르기 때문에 'x'를 찾기 위해 다른 접근법을 사용해야합니다.
* 정지 거리를 고려하십시오 : 스프링을 압축 한 후 차가 완전히 정지한다고 가정하십시오. 다음 운동 방정식을 사용할 수 있습니다.
* v² =u² + 2as
* 어디:
* V =최종 속도 (0m/s)
* u =초기 속도 (26.39 m/s)
* a =가속도 (-39.2 m/s²)
* s =정지 거리 (x)
* x :x =(v² -u²) / (2a) =(0²-26.39²) / (2 * -39.2) ≈ 8.87 m에 대한 해결
6. 스프링 상수 (k) 를 계산하십시오
* 이제 압축 거리 'X'가 있으므로 스프링 상수를 계산할 수 있습니다.
* k =(m * v²) / (a * x)
* k =(1200 kg * (26.39 m/s) ²)/(39.2 m/s² * 8.87 m)
* K ≈ 2152 N/M.
따라서, 스프링 상수 K는 약 2152 N/m이어야 1200kg의 차량을 95kph에서 최대 4.0 g의 가속으로 쉬게해야합니다. .
중요한 참고 : 이 계산은 스프링이 자동차를 멈추는 유일한 수단으로 작용하도록 설계되었다고 가정합니다. 실제 시나리오에서는 Crumple Zones 및 안전 기능과 같은 다른 요소도 중지 프로세스에 기여합니다. 이 솔루션은 이론적 추정치를 제공합니다.
