Vì sao xe tăng tốc có thể làm bánh trước nhẹ tải dù thân xe chưa quay lên?

Giải thích nguyên lý

Thân xe có thể vừa tịnh tiến có gia tốc vừa giữ nguyên góc. Khi đó hợp lực ngang khác 0 nhưng tổng moment quanh khối tâm vẫn phải bằng 0 trong mô hình không có gia tốc quay. Lực kéo ở mặt đường thấp hơn khối tâm tạo moment; các phản lực trước và sau thay đổi để cân bằng moment ấy. Không thể tự chia đôi trọng lượng giữa hai bánh trong mọi giai đoạn.

Ví dụ tính từng bước

Xe mô hình 2 kg, g = 10 m/s², khoảng cách hai điểm đỡ 0,40 m; khối tâm ở giữa và cao 0,10 m. Gia tốc ngang 2 m/s² cần lực kéo tổng 4 N tại mặt đường. Moment lực kéo quanh tâm là 0,40 N·m. Hai phản lực có tổng 20 N và chênh 2 N để bù moment qua hai cánh tay đòn 0,20 m. Suy bánh sau chịu 11 N, bánh trước 9 N.

Điểm dễ hiểu sai

Không gọi trạng thái này là cân bằng tĩnh của cả xe: xe vẫn có gia tốc ngang. Phải ghi rõ đang dùng điều kiện không quay của thân quanh khối tâm.

Tự kiểm tra

Kiểm moment: (11 − 9) × 0,20 = 0,40 N·m, đúng phần cần bù.

Điều kiện áp dụng

Thân cứng giữ góc, bánh và hệ treo được giản lược, không lực khí hay tải khác, khối lượng bánh không tạo hiệu ứng quay đáng kể. Đây không phải mô hình đầy đủ của xe thực.

Đọc hình minh họa

Xe nhìn ngang với lực kéo ở mặt đường, trọng lực tại khối tâm, phản lực sau 11 N và trước 9 N; khối tâm cao 0,10 m. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Định luật II Newton viết dưới dạng vectơ thế nào Cô lập vật trước khi giải bài lực như thế nào