Скорость и ускорение - два фундаментальных понятия в механике или физике движения, и они взаимосвязаны. Если вы измеряете скорость объекта во время записи времени, затем измеряете ее снова немного позже, также пока записывая время, вы можете найти ускорение, которое представляет собой разницу этих скоростей, деленную на время интервал. Это основная идея, хотя в некоторых задачах вам может потребоваться получить скорость из других данных.
Есть еще один способ рассчитать ускорение на основе законов Ньютона. Согласно первому закону, тело остается в состоянии равномерного движения, если на него не действует сила, а второй закон выражает математическое соотношение между величиной силы (F) и ускорение (а) тело массымпереживания из-за этой силы. ОтношенияF = ма. Если вы знаете величину силы, действующей на тело, и знаете массу тела, вы можете сразу же вычислить ускорение, которое оно испытывает.
Уравнение среднего ускорения
Представьте себе машину на шоссе. Если вы хотите знать, с какой скоростью он движется, а спидометр не работает, вы выбираете две точки на его пути,
Икс1 а такжеИкс2, и вы смотрите на свои часы, когда машина проезжает каждую точку. Средняя скорость автомобиля - это расстояние между двумя точками, деленное на время, которое требуется автомобилю, чтобы проехать их обе. Если время на часах наИкс1 являетсят1, и время вИкс2 являетсят2, скорость автомобиля (s) является:s = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1}
Теперь предположим, что спидометр автомобиля работает, и он записывает две разные скорости в точках.Икс1 а такжеИкс2. Поскольку скорости разные, машина должна была разгоняться. Ускорение определяется как изменение скорости за определенный промежуток времени. Это может быть отрицательное число, что означает, что автомобиль замедлился. Если мгновенная скорость, записанная спидометром в момент временит1 являетсяs1, а скорость во временит2 являетсяs2, ускорение (а) между точкамиИкс1 а такжеИкс2 является:
a = \ frac {\ Delta s} {\ Delta t} = \ frac {s_2-s_1} {t_2-t_1}
Это уравнение среднего ускорения говорит вам, что если вы измеряете скорость в определенное время и измерьте его еще раз в другое время, ускорение - это изменение скорости, деленное на время интервал. Единицы скорости в системе СИ - метры в секунду (м / с), а единицы ускорения - метры в секунду в секунду (м / с / с), что обычно обозначается как м / с.2. В британской системе единиц измерения ускорения предпочтительными являются футы в секунду в секунду или фут в секунду.2.
Пример: Самолет летит со скоростью 100 миль в час сразу после взлета и достигает крейсерской высоты через 30 минут, когда он летит со скоростью 500 миль в час. Каково было его среднее ускорение при подъеме на крейсерскую высоту?
Мы можем использовать полученную выше формулу ускорения. Разница в скорости (∆s) составляет 400 миль в час, а время - 30 минут, то есть 0,5 часа. Тогда ускорение
a = \ frac {400} {0,5} = 800 \ text {миль в час} ^ 2
Второй закон Ньютона дает калькулятор ускорения
Уравнение, выражающее второй закон Ньютона,F = ма, является одним из наиболее полезных в физике и служит формулой ускорения. Единицей силы в системе СИ является Ньютон (Н), названный в честь самого сэра Исаака. Один Ньютон - это сила, необходимая для того, чтобы придать массе в 1 килограмм ускорение в 1 м / с.2. В имперской системе единицей измерения силы является фунт. Вес также измеряется в фунтах, поэтому, чтобы отличить массу от силы, единицы силы называются фунтами-силой (фунт-сила).
Вы можете изменить уравнение Ньютона, чтобы найти ускорение, разделив обе части нам. Ты получаешь:
а = \ гидроразрыва {F} {m}
Используйте это выражение в качестве калькулятора ускорения, если вы знаете массу и величину приложенной силы.
Пример:Объект массой 8 кг. испытывает силу 20 Ньютонов. Какое среднее ускорение он испытывает?
a = \ frac {F} {m} = \ frac {20} {8} = 2,5 \ text {м / с} ^ 2
Пример: Автомобиль весом 2000 фунтов испытывает силу в 1000 фунтов силы. Какое у него ускорение?
Вес - это не то же самое, что масса, поэтому, чтобы получить массу автомобиля, необходимо разделить его вес на ускорение свободного падения, равное 32 фут / с.2. Ответ - 62,5 пули (пули - это единица измерения массы в имперской системе мер). Теперь вы можете рассчитать ускорение:
a = \ frac {F} {m} = \ frac {1000} {62.5} = 16 \ text {ft / s} ^ 2