كيف تحسب التسارع

السرعة والتسارع مفهومان أساسيان في الميكانيكا ، أو فيزياء الحركة ، وهما مرتبطان. إذا قمت بقياس سرعة جسم ما أثناء تسجيل الوقت ، فقم بقياسه مرة أخرى بعد فترة وجيزة أيضًا بتسجيل الوقت يمكنك إيجاد التسارع وهو الفرق في تلك السرعات مقسومًا على الوقت فترة. هذه هي الفكرة الأساسية ، رغم أنه في بعض المشاكل ، قد تضطر إلى اشتقاق سرعات من بيانات أخرى.

هناك طريقة أخرى لحساب التسارع بناءً على قوانين نيوتن. وفقًا للقانون الأول ، يظل الجسم في حالة حركة موحدة ما لم يتم التصرف بناءً عليه بقوة ، ويعبر القانون الثاني عن العلاقة الرياضية بين حجم القوة (F) والتسارع (أ) جسم من كتلةمالخبرات بسبب تلك القوة. العلاقةF​ = ​أماه. إذا كنت تعرف مقدار القوة المؤثرة على الجسم ، وتعرف كتلة الجسم ، يمكنك حساب التسارع الذي يمر به على الفور.

معادلة متوسط ​​التسارع

فكر في سيارة على طريق سريع. إذا كنت تريد معرفة مدى سرعته ، وكان عداد السرعة لا يعمل ، فأنت تختار نقطتين على مساره ،x1 وx2, وتنظر إلى ساعتك بينما تمر السيارة في كل نقطة. متوسط ​​سرعة السيارة هو المسافة بين النقطتين مقسومة على الوقت الذي تستغرقه السيارة لتجاوز هاتين النقطتين. إذا كان الوقت على مدار الساعة فيx1 هور1, والوقت فيx2 هور2سرعة السيارة (س) هو:

s = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1}

افترض الآن أن عداد السرعة في السيارة يعمل ، وأنه يسجل سرعتين مختلفتين في بعض النقاطx1 وx2. نظرًا لاختلاف السرعات ، كان على السيارة أن تتسارع. يتم تعريف التسارع على أنه تغيير السرعة خلال فترة زمنية معينة. يمكن أن يكون رقمًا سالبًا ، مما يعني أن السيارة كانت تتباطأ. إذا كانت السرعة اللحظية كما سجلها عداد السرعة في الوقت المناسبر1 هوس1والسرعة في الوقت المناسبر2 هوس2، التسارع (أ) بين النقاطx1 وx2 هو:

أ = \ frac {\ Delta s} {\ Delta t} = \ frac {s_2-s_1} {t_2-t_1}

تخبرك معادلات متوسط ​​التسارع هذه أنك إذا قمت بقياس السرعة في وقت معين و قم بقياسه مرة أخرى في وقت آخر ، فالعجلة هي تغير السرعة مقسومًا على الوقت فترة. وحدات السرعة في نظام SI هي متر / ثانية (م / ث) ، ووحدات التسارع متر / ثانية / ثانية (م / ث / ث) والتي تكتب عادة م / ث2. في النظام الإمبراطوري ، وحدات التسارع المفضلة هي قدم / ثانية / ثانية ، أو قدم / ثانية2.

مثال: تحلق طائرة 100 ميل في الساعة بعد الإقلاع مباشرة ، وتصل إلى ارتفاعها بعد 30 دقيقة ، عندما تحلق 500 ميل في الساعة. ما هو متوسط ​​تسارعه أثناء صعوده إلى ارتفاعه المبحر؟

يمكننا استخدام صيغة التسارع المشتقة أعلاه. الفرق في السرعة (∆س) 400 ميل في الساعة ، والوقت 30 دقيقة ، أي 0.5 ساعة. ثم التسارع

أ = \ frac {400} {0.5} = 800 \ نص {ميل في الساعة} ^ 2

يوفر قانون نيوتن الثاني حاسبة التسارع

المعادلة التي تعبر عن قانون نيوتن الثاني ،F​ = ​أماه، هي واحدة من أكثرها فائدة في الفيزياء وتعمل كصيغة تسريع. وحدة القوة في نظام SI هي وحدة نيوتن (N) ، التي سميت على اسم السير إسحاق نفسه. واحد نيوتن هو القوة المطلوبة لإعطاء كتلة 1 كيلوجرام تسارع 1 م / ث2. في النظام الإمبراطوري ، وحدة القوة هي الجنيه. يُقاس الوزن أيضًا بالرطل ، لذلك ، من أجل التفريق بين الكتلة والقوة ، تسمى وحدات القوة باوند-القوة (lbf).

يمكنك إعادة ترتيب معادلة نيوتن لإيجاد التسارع بقسمة كلا الطرفين علىم. لقد حصلت:

أ = \ فارك {F} {م}

استخدم هذا التعبير كآلة حاسبة للتسارع عندما تعرف كتلة ومقدار القوة المؤثرة.

مثال:جسم كتلته ٨ كجم. بقوة 20 نيوتن. ما متوسط ​​التسارع الذي تختبره؟

أ = \ frac {F} {m} = \ frac {20} {8} = 2.5 \ text {m / s} ^ 2

مثال: سيارة تزن 2000 رطل تتعرض بقوة 1000 رطل. ما هو تسارعه؟

الوزن يختلف عن الكتلة ، لذا للحصول على كتلة السيارة ، عليك قسمة وزنها على التسارع الناتج عن الجاذبية ، حيث يبلغ 32 قدمًا / ثانية2. الإجابة هي 62.5 رخويات (الرخويات هي وحدة الكتلة في النظام الإمبراطوري). الآن يمكنك حساب التسارع:

أ = \ frac {F} {m} = \ frac {1000} {62.5} = 16 \ text {ft / s} ^ 2

  • يشارك
instagram viewer