Obsah
Rýchlosť a zrýchlenie sú dva základné pojmy v mechanike alebo fyzike pohybu a súvisia. Ak meriate rýchlosť objektu pri zaznamenávaní času, potom ho meriate znova o niečo neskôr, tiež pri zaznamenávaní času, nájdete zrýchlenie, čo je rozdiel medzi týmito rýchlosťami vydelený časovým intervalom. To je základná myšlienka, hoci v niektorých problémoch budete možno musieť odvodiť rýchlosť z iných údajov.
Existuje ďalší spôsob, ako vypočítať zrýchlenie na základe Newtonovho zákona. Podľa prvého zákona zostáva telo v stave rovnomerného pohybu, pokiaľ naň nie je pôsobená sila, a druhý zákon vyjadruje matematický vzťah medzi veľkosťou sily (F) a zrýchlenie () teleso hmoty m skúsenosti kvôli tejto sile. Vzťah je F = ma, Ak poznáte veľkosť sily pôsobiacej na telo a viete telesnú hmotnosť, môžete okamžite vypočítať zrýchlenie, ktoré prežíva.
Priemerná akceleračná rovnica
Myslite na auto na diaľnici. Ak chcete vedieť, ako rýchlo to ide a tachometer nefunguje, na svojej ceste vyberiete dva body, X1 a X2, a pozeráte sa na svoje hodiny, keď auto prechádza každým bodom. Priemerná rýchlosť vozidiel je vzdialenosť medzi dvoma bodmi vydelená časom, ktorý musí vozidlo prejsť obidvomi. Ak je čas na hodinách o X1 je T1, a čas na X2 je T2, rýchlosť vozidiel (s) je:
s= ∆X ÷ ∆T = (X2 − X1) ÷ (T2 − T1).
Teraz predpokladajme, že tachometer pracuje, a zaznamenáva dve rôzne rýchlosti v bodoch X1 a X2, Pretože rýchlosti sú rôzne, musel sa automobil 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 čase T1 je s1a rýchlosť v čase T2 je s2, zrýchlenie () medzi bodmi X1 a X2 je:
= ∆s ÷ ∆T = (s2 − s1) ÷ (T2 − T1).
Táto rovnica priemerného zrýchlenia vám hovorí, že ak zmeráte rýchlosť v určitom čase a znova ju zmeráte v inom čase, zrýchlenie je zmena rýchlosti vydelená časovým intervalom. Jednotky rýchlosti v systéme SI sú metre / sekundu (m / s) a jednotky zrýchlenia sú metre / sekundu / sekundu (m / s / s), ktoré sa obvykle píšu m / s2, V imperiálnom systéme sú výhodnými jednotkami zrýchlenia nohy / sekundu / sekundu alebo ft / s2.
príklad: Lietadlo letí rýchlosťou 100 míľ za hodinu hneď po vzlete a jeho cestovná výška dosahuje 30 minút neskôr, keď letí 500 míľ za hodinu. Aké bolo jej priemerné zrýchlenie, keď vyšplhalo na svoju cestovnú výšku?
Môžeme použiť vzorec zrýchlenia odvodený vyššie. Rozdiel v rýchlosti (∆s) je 400 km / h a čas je 30 minút, čo je 0,5 hodiny. Zrýchlenie je potom
= 400 mph / 0,5 h = 800 míľ / h2.
Newtonov zákon druhý poskytuje kalkulačku zrýchlenia
Rovnica, ktorá vyjadruje Newtonov druhý zákon, F = ma, je jedným z najužitočnejších vo fyzike a slúži ako vzorec zrýchlenia. Jednotkou sily v systéme SI je Newton (N), pomenovaný po samotnom Sirovi Izákovi. Jeden Newton je sila potrebná na to, aby hmotnosť jedného kilogramu zrýchlila o 1 m / s2, V imperiálnom systéme je jednotkou sily libra. Hmotnosť sa meria aj v librách, takže na rozlíšenie hmotnosti od sily sa jednotky sily nazývajú libra-sila (lbf).
Môžete zmeniť usporiadanie Newtonovej rovnice tak, aby ste ju zrýchlili rozdelením oboch strán m, Získate:
= F/m
Tento výraz použite ako kalkulačku zrýchlenia, ak poznáte hmotnosť a veľkosť použitej sily.
Príklad: Predmet s hmotnosťou 8 kg. zažije silu 20 Newtonov. Aké priemerné zrýchlenie sa vyskytuje?
= F/m = 20 N / 8 kg = 2,5 m / s2.
príklad: Vozidlo s hmotnosťou 2 000 libier má silu 1 000 libier. Aké je jeho zrýchlenie?
Hmotnosť nie je rovnaká ako hmotnosť, takže ak chcete získať hmotnosť automobilov, musíte svoju hmotnosť deliť zrýchlením spôsobeným gravitáciou, s je 32 ft / s2, Odpoveď je 62,5 slimákov (slimáci sú jednotkou hmotnosti v cisárskom systéme). Teraz môžete vypočítať zrýchlenie:
= F/m = 1 000 lbf / 62,5 slimákov = 16 ft / s2.