Kiirus ja kiirendus on mehaanikas ehk liikumisfüüsikas kaks põhimõistet ja need on omavahel seotud. Kui mõõdate objekti kiirust aja salvestamise ajal, siis mõõtke seda veidi hiljem uuesti, ka ajal aja salvestamisel leiate kiirenduse, mis on nende kiiruste erinevus ajaga jagatuna intervall. See on põhiidee, ehkki mõnes probleemis peate võib-olla tuletama kiirused muudest andmetest.
Newtoni seaduste põhjal on kiirenduse arvutamiseks veel üks viis. Esimese seaduse kohaselt jääb keha ühtse liikumisse, välja arvatud juhul, kui sellele mõjub jõud, ja teine seadus väljendab matemaatilist suhet jõu suuruse vahel (F) ja kiirendus (a) massikehamkogemusi selle jõu tõttu. Suhe onF = ma. Kui teate kehale mõjuva jõu suurust ja teate keha massi, saate kohe välja arvutada selle kiirenduse.
Keskmine kiirendusvõrrand
Mõelge autole maanteel. Kui soovite teada, kui kiiresti see läheb ja spidomeeter ei tööta, valite selle rajale kaks punkti,x1 jax2, ja vaatate oma kella, kui auto igast punktist möödub. Auto keskmine kiirus on kahe punkti vaheline kaugus jagatud ajaga, mis kulub autol neist mõlemast möödumiseks. Kui kell on kell
x1 ont1, ja kellaaegx2 ont2, auto kiirus (s) on:s = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1}
Oletame nüüd, et auto spidomeeter töötab ja see registreerib punktides kaks erinevat kiirustx1 jax2. Kuna kiirused on erinevad, pidi auto kiirendama. Kiirendus on määratletud kui kiiruse muutus teatud ajaintervalli jooksul. See võib olla negatiivne arv, mis tähendaks, et auto aeglustus. Kui hetkeline kiirus on spidomeetri poolt registreeritudt1 ons1ja kiirus ajalt2 ons2, kiirendus (a) punktide vahelx1 jax2 on:
a = \ frac {\ Delta s} {\ Delta t} = \ frac {s_2-s_1} {t_2-t_1}
See keskmine kiirendusvõrrand ütleb teile, et kui mõõdate kiirust teatud aja jooksul ja mõõta seda muul ajal uuesti, kiirendus on kiiruse muutus jagatud ajaga intervall. Kiirusühikud SI-süsteemis on meetrit sekundis (m / s) ja kiirendusühikud meetrit sekundis sekundis (m / s / s), mis tavaliselt kirjutatakse m / s2. Imperiaalses süsteemis on eelistatud kiirendusühikud jalad / sekund / sekund või jalad / s2.
Näide: Lennuk lendab 100 miili tunnis vahetult pärast õhkutõusu ja saavutab kruiisikõrguse 30 minutit hiljem, kui ta lendab 500 miili tunnis. Mis oli selle keskmine kiirendus, kui ta tõusis kruiisikõrgusele?
Saame kasutada ülaltoodud kiirendusvalemit. Kiiruse erinevus (∆s) on 400 miili tunnis ja aeg on 30 minutit, mis on 0,5 tundi. Kiirendus on siis
a = \ frac {400} {0.5} = 800 \ text {miili tunnis} ^ 2
Newtoni teine seadus näeb ette kiirenduskalkulaatori
Newtoni teist seadust väljendav võrrand,F = ma, on füüsikas üks kasulikumaid ja toimib kiirendusvalemina. Jõuühikuks SI süsteemis on Newton (N), mis on nimetatud Sir Isaaci enda järgi. Üks Newton on jõud, mis on vajalik 1-kilogrammise massi kiirenduseks 1 m / s2. Keiserlikus süsteemis on jõuühik nael. Kaalu mõõdetakse ka naeltes, nii et massi eristamiseks jõust nimetatakse jõuühikuid naela-jõuks (lbf).
Kiirenduse lahendamiseks saate Newtoni võrrandi ümber korraldada, jagades mõlemad pooledm. Sa saad:
a = \ frac {F} {m}
Kasutage seda väljendit kiirenduskalkulaatorina, kui teate rakendatud jõu massi ja suurust.
Näide:Objekt massiga 8 kg. kogeb jõudu 20 njuutonit. Millist keskmist kiirendust ta kogeb?
a = \ frac {F} {m} = \ frac {20} {8} = 2,5 \ tekst {m / s} ^ 2
Näide: 2000-naelane auto kogeb jõudu 1000 naela. Mis on selle kiirendus?
Kaal ei ole sama mis mass, nii et auto massi saamiseks peate jagama selle raskuse raskusjõu tõttu toimuva kiirendusega, kiirusega 32 jalga / s2. Vastus on 62,5 nälkjat (nälkjad on keiserliku süsteemi massiühik). Nüüd saate kiirenduse arvutada:
a = \ frac {F} {m} = \ frac {1000} {62.5} = 16 \ text {ft / s} ^ 2