Rýchlosť a zrýchlenie sú dva základné pojmy v mechanike alebo fyzike pohybu a súvisia s nimi. Ak zmeriate rýchlosť objektu pri zaznamenávaní času, potom ho zmerajte znova o niečo neskôr, tiež kým zaznamenaním času nájdete zrýchlenie, čo je rozdiel v týchto rýchlostiach vydelený časom interval. To je základná myšlienka, aj keď pri niektorých problémoch možno budete musieť odvodiť rýchlosť z iných údajov.
Existuje ďalší spôsob, ako vypočítať zrýchlenie na základe Newtonových zákonov. Podľa prvého zákona zostáva teleso v stave rovnomerného pohybu, pokiaľ na neho nepôsobí sila, a druhý zákon vyjadruje matematický vzťah medzi veľkosťou sily (F) a zrýchlenie (a) teleso hmotymskúsenosti kvôli tejto sile. Vzťah jeF = ma. Ak poznáte veľkosť sily pôsobiacej na telo a poznáte hmotnosť tela, môžete okamžite vypočítať zrýchlenie, ktoré zažíva.
Rovnica priemerného zrýchlenia
Myslite na auto na diaľnici. Ak chcete vedieť, ako rýchlo to ide a rýchlomer nefunguje, vyberte dva body na jeho ceste,X1 aX2,
s = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1}
Teraz predpokladajme, že tachometer vozidla funguje a zaznamenáva dve rôzne rýchlosti v bodochX1 aX2. Keďže sú rôzne rýchlosti, auto muselo zrýchľovať. Zrýchlenie je definované ako zmena rýchlosti v určitom časovom intervale. Môže to byť záporné číslo, čo by znamenalo, že auto spomaľovalo. Ak je okamžitá rýchlosť zaznamenaná rýchlomerom v časet1 jes1a časovú rýchlosťt2 jes2, zrýchlenie (a) medzi bodmiX1 aX2 je:
a = \ frac {\ Delta s} {\ Delta t} = \ frac {s_2-s_1} {t_2-t_1}
Táto rovnica priemerného zrýchlenia vám hovorí, že ak meriate rýchlosť v určitom čase a zmerajte to znova v inom čase, zrýchlenie je zmena rýchlosti vydelená časom interval. Jednotky rýchlosti v systéme SI sú metre za sekundu (m / s) a jednotky zrýchlenia sú metre za sekundu / sekundu (m / s / s), čo sa zvyčajne píše m / s.2. V imperiálnom systéme sú preferovanými jednotkami zrýchlenia stopy / s / s alebo ft / s2.
Príklad: Letún letí hneď po štarte 100 míľ za hodinu a svoju cestovnú výšku dosiahne o 30 minút neskôr, keď letí 500 míľ za hodinu. Aké bolo jeho priemerné zrýchlenie pri stúpaní do cestovnej výšky?
Môžeme použiť vyššie uvedený vzorec akcelerácie. Rozdiel v rýchlosti (∆s) je 400 mph a čas je 30 minút, čo je 0,5 hodiny. Akcelerácia je potom
a = \ frac {400} {0,5} = 800 \ text {míle za hodinu} ^ 2
Newtonov druhý zákon poskytuje urýchľovaciu kalkulačku
Rovnica, ktorá vyjadruje druhý Newtonov zákon,F = ma, je jedným z najužitočnejších vo fyzike a slúži ako vzorec zrýchlenia. Jednotkou sily v systéme SI je Newton (N), pomenovaný podľa samotného sira Isaaca. Jeden Newton je sila potrebná na dodanie 1 kilogramovej hmotnosti zrýchlenie 1 m / s2. V cisárskom systéme je jednotkou sily libra. Hmotnosť sa tiež meria v librách, takže na odlíšenie hmotnosti od sily sa jednotky sily nazývajú libra-sila (lbf).
Ak chcete vyriešiť akceleráciu, môžete usporiadať Newtonovu rovnicu vydelením oboch stránm. Získate:
a = \ frac {F} {m}
Tento výraz použite ako kalkulačku zrýchlenia, keď poznáte hmotnosť a veľkosť použitej sily.
Príklad:Objekt s hmotnosťou 8 kg. zažíva silu 20 Newtonov. Aké priemerné zrýchlenie zaznamenáva?
a = \ frac {F} {m} = \ frac {20} {8} = 2,5 \ text {m / s} ^ 2
Príklad: Auto s hmotnosťou 2 000 libier zažíva silu 1 000 libier. Aké je jeho zrýchlenie?
Hmotnosť nie je rovnaká ako hmotnosť, takže ak chcete získať hmotnosť vozidla, musíte jeho hmotnosť vydeliť gravitačným zrýchlením, pričom rýchlosť je 32 ft / s2. Odpoveď je 62,5 slimákov (slimáci sú jednotkou hmotnosti v imperiálnom systéme). Teraz môžete vypočítať zrýchlenie:
a = \ frac {F} {m} = \ frac {1000} {62,5} = 16 \ text {ft / s} ^ 2
