Как да изчислим ускорението

Скоростта и ускорението са две основни понятия в механиката или физиката на движението и те са свързани. Ако измервате скоростта на обект, докато записвате времето, измервайте го отново малко по-късно, също докато записвайки времето, можете да намерите ускорение, което е разликата в тези скорости, разделена на времето интервал. Това е основната идея, въпреки че при някои проблеми може да се наложи да извличате скорости от други данни.

Има и друг начин за изчисляване на ускорението въз основа на законите на Нютон. Съгласно първия закон тялото остава в състояние на равномерно движение, освен ако не се действа от сила, а вторият закон изразява математическата зависимост между величината на силата (F) и ускорението (а) тяло с масампреживявания поради тази сила. Връзката еF​ = ​ма. Ако знаете величината на сила, действаща върху тялото, и знаете масата на тялото, можете веднага да изчислите ускорението, което то изпитва.

Уравнението за средното ускорение

Помислете за кола на магистрала. Ако искате да знаете колко бързо върви и скоростомерът не работи, изберете две точки по пътя му,

instagram story viewer
х1 их2, и поглеждате часовника си, докато колата минава през всяка точка. Средната скорост на автомобила е разстоянието между двете точки, разделено на времето, необходимо на автомобила да премине и двете. Ако времето на часовника вх1 еT1, и часа вх2 еT2, скоростта на автомобила (с) е:

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

Сега да предположим, че скоростомерът на автомобила работи и той записва две различни скорости в точких1 их2. Тъй като скоростите са различни, колата трябваше да ускорява. Ускорението се дефинира като промяна на скоростта за определен интервал от време. Това може да е отрицателно число, което би означавало, че колата се забавя. Ако моментната скорост, записана от скоростомера в даден моментT1 ес1, и скоростта във времетоT2 ес2, ускорението (а) между точкитех1 их2 е:

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

Това уравнение за средно ускорение ви казва, че ако измервате скоростта в определен момент и измерете го отново по друго време, ускорението е промяната на скоростта, разделена на времето интервал. Единиците за скорост в системата SI са метри / секунда (m / s), а мерните единици за ускорение са метри / секунда / секунда (m / s / s), което обикновено се записва m / s2. В имперската система предпочитаните единици за ускорение са фута / секунда / секунда или фута / сек2.

Пример: Самолетът лети 100 мили в час непосредствено след излитане и достига своята крейсерска височина 30 минути по-късно, когато лети 500 мили в час. Какво беше средното му ускорение, докато се изкачваше до своята крейсерска височина?

Можем да използваме формулата за ускорение, получена по-горе. Разликата в скоростта (∆с) е 400 mph, а времето е 30 минути, което е 0,5 часа. Тогава ускорението е

a = \ frac {400} {0.5} = 800 \ text {мили на час} ^ 2

Вторият закон на Нютон предоставя калкулатор за ускорение

Уравнението, което изразява втория закон на Нютон,F​ = ​ма, е един от най-полезните във физиката и служи като формула за ускорение. Силовата единица в системата SI е Нютон (N), кръстен на самия сър Исак. Един Нютон е силата, необходима за даване на маса от 1 килограм ускорение от 1 m / s2. В имперската система единицата за сила е лирата. Теглото също се измерва в лири, така че за да се разграничи масата от силата, мерните единици се наричат ​​лири сила (lbf).

Можете да пренаредите уравнението на Нютон, за да решите за ускорение, като разделите двете страни нам. Ти получаваш:

a = \ frac {F} {m}

Използвайте този израз като калкулатор на ускорение, когато знаете масата и големината на приложената сила.

Пример:Предмет с маса 8 кг. изпитва сила от 20 нютона. Какво средно ускорение изпитва?

a = \ frac {F} {m} = \ frac {20} {8} = 2,5 \ text {m / s} ^ 2

Пример: 2000-килограмова кола изпитва сила от 1000 паунда сила. Какво е ускорението му?

Теглото не е същото като масата, така че за да получите масата на автомобила, трябва да разделите теглото му на ускорението поради гравитацията, с е 32 ft / s2. Отговорът е 62,5 охлюви (охлювите са единицата за маса в имперската система). Сега можете да изчислите ускорението:

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

Teachs.ru
  • Дял
instagram viewer