3 võimalust kiirenduse arvutamiseks

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 11:07

Kui olete kunagi näinud teist autot pärast punast tuld mööda kihutamas, siis olete kogenud kiirenduse erinevust. Kiirendus on kiirus, millega objekti liikumiskiirus muutub. Kiirendust, mida väljendatakse meetrites sekundis sekundis, saate arvutada objekti kiiruse muutmiseks kuluva aja või objektile avaldatava jõu põhjal.

Samm

Meetod 1 /3: kiirenduse arvutamine jõust

Samm 1. Mõista Newtoni teist liikumisseadust

Newtoni teine liikumisseadus ütleb, et kui objektile avaldatav jõud on tasakaalust väljas, kiireneb objekt. Selle kiirenduse määravad objektist tulenev jõud ja objekti enda mass. Kiirendust saab arvutada, kui objektile avaldatav jõud ja objekti mass on teada.

• Newtoni seadusi saab tõlkida võrranditeks F_võrk = m x a, koos F._võrk Väljendab objektile tekkivat jõudu, m objekti massi ja a objekti kiirendust.
• Selle võrrandi kasutamisel kasutage meetermõõdustikku. Kasutage massiühikuna kilogrammi (kg), jõuühikuna njuutonit (N) ja ruutmeetrit sekundis (m/s)²) kiirenduse väljendamiseks.

Samm 2. Määrake objekti mass

Objekti massi väljaselgitamiseks võite selle kaaluda kaaluga ja registreerida selle kaalu grammides. Kui teie käes olev objekt on väga suur, võib selle massi väljaselgitamiseks vajada viidet. Suurte esemete kaal on tavaliselt kilogrammides (kg).

Selle võrrandiga arvutuste jätkamiseks peate teisendama massiühikud kilogrammideks. Kui teie objekti mass on väljendatud grammides, peate selle väärtuse kilogrammide teisendamiseks jagama ainult 1000 -ga

Samm 3. Arvutage objektile tekkiv jõud

Saadud jõud on tasakaalustamata jõud. Kui on kaks vastandlikku jõudu ja üks neist on suurem kui teine, on kahe jõu tulemus sama, mis suurema jõu suund. Kiirendus tekib siis, kui objekt kogeb tasakaalustamata jõudu, nii et selle kiirus muutub, et läheneda jõule, mis seda tõmbab või surub.

• Näiteks: oletame, et teie ja teie õde mängite köit. Tõmbad köie vasakule 5 njuutoniga, vend aga tõmbab nööri 7 njuutonise jõuga vastassuunas. Sellest tulenev jõud nöörile on 2 njuutonit vasakule, venna poole.
• Ühikute paremaks mõistmiseks mõistke, et 1 njuuton (1 N) võrdub 1 kilogrammmeetriga sekundis ruudus (kg-m/s²).

Samm 4. Kiirendusülesande lahendamiseks muutke võrrandit F = ma

Kiirenduse arvutamiseks saate muuta valemi järjekorda, jagades võrrandi mõlemad pooled massiga, nii et saate võrrandi: a = F/m. Kiirenduse leidmiseks peate lihtsalt jagama jõu seda kogenud objekti massiga.

• Jõud on otseselt proportsionaalne kiirendusega, mis tähendab, et mida suurem on objekti jõud, seda suurem on kiirendus.
• Mass on pöördvõrdeline kiirendusega, mis tähendab, et mida suurem on objekti mass, seda väiksem on kiirendus.

Samm 5. Kiirendusülesande lahendamiseks kasutage valemit

Kiirendus võrdub objektile tekkiva jõuga, mis on jagatud selle massiga. Kui olete teadaolevad muutujad kirja pannud, tehke jagamine, et leida objekti kiirendus.

• Näiteks: 2 kg massiga objektile rakendatakse samas suunas 10 njuutonit jõudu. Mis on kiirendus?
• a = F/m = 10/2 = 5 m/s²

Meetod 2/3: kahe kiiruse keskmise kiirenduse arvutamine

Samm 1. Määrake keskmise kiirenduse võrrand

Saate arvutada objekti keskmise kiirenduse teatud aja jooksul, lähtudes selle kiirusest (objekti kiirus teatud suunas), enne ja pärast seda ajavahemikku. Selle arvutamiseks peate teadma kiirenduse arvutamise võrrandit: a = v / t kus a tähistab kiirendust, v kiiruse muutust ja t aega, mis kulub objekti kiiruse muutmiseks.

• Kiirenduse ühik on meetrit sekundis sekundis ehk m/s².
• Kiirendus on vektori suurus, mis tähendab, et sellel on nii suurusjärk kui ka suund. Kiirenduse suurus on kogusumma, samas kui selle suuna määrab objekti liikumissuund. Kui objekt aeglustub, on kiirendus negatiivne.

Samm 2. Mõista muutujaid

Saate määrata v ja t edasiste arvutuste abil: v = v_f - v_i ja t = t_f - t_i koos v_f tähistab lõplikku kiirust, v_i algkiirus, t_f lõpuaeg ja t_i esialgne aeg.

• Kuna kiirendusel on suund, peaksite alati vähendama lõppkiirust algkiirusele. Kui pöörate selle ümber, on kiirenduse suund vale.
• Kui ülesandes pole teisiti märgitud, on objekti esialgne liikumisaeg tavaliselt 0 sekundit.

Samm 3. Kiirenduse leidmiseks kasutage valemit

Esiteks kirjutage oma võrrand koos kõigi teadaolevate muutujatega. Võrrand on a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i). Lahutage lõppkiirus algkiirusega, seejärel jagage tulemus ajavahemikuga. Tulemuseks on objekti keskmine kiirendus selle ajavahemiku jooksul.

• Kui objekti lõppkiirus on väiksem kui algkiirus, on kiirendus negatiivne, mis tähendab, et objekt aeglustub.

• Näide 1: võidusõiduauto kiirus tõuseb pidevalt 18,5 m/s 46,1 m/s 2,47 sekundiga. Mis on keskmine kiirendus?

  • Kirjutage võrrand: a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  • Kirjutage teadaolevad muutujad üles: v_f = 46, 1 m/s, v_i = 18,5 m/s, t_f = 2, 47 s, t_i = 0 s.
  • Lahendage võrrand: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 meetrit sekundis².

• Näide 2: jalgrattur peatub pärast 2,55 sekundit piduri vajutamist kiirusel 22,4 m/s. Määrake aeglustus.

  • Kirjutage võrrand: a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  • Kirjutage teadaolevad muutujad üles: v_f = 0 m/s, v_i = 22,4 m/s, t_f = 2,55 s, t_i = 0 s.
  • Lahendage võrrand: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 meetrit sekundis².

Meetod 3/3: vastuste uuesti kontrollimine

Samm 1. Kiirenduse suund

Kiirenduse mõiste füüsikas ei ole alati sama, mida kasutatakse igapäevaelus. Igal kiirendusel on suund, mida tavaliselt näitab positiivne sümbol, kui see tõuseb üles või paremale, või negatiivne, kui see liigub alla või vasakule. Kontrollige uuesti, kas teie vastus on mõttekas, järgides alltoodud juhiseid.

Auto liikumine	Auto kiiruse muutmine	Kiirenduse suund
Liikuge paremale (+), vajutage gaasipedaali	+ → ++ (kiirem)	positiivne
Liigutage paremale (+) vajutage pidurit	++ → + (vähem positiivne)	negatiivne
Liigutage vasakule (-), vajutage gaasipedaali	- → - (negatiivsem)	negatiivne
Liigutage vasakule (-) vajutage pidurit	- → - (vähem negatiivne)	positiivne
Liikumine ühtlase kiirusega	jääb samaks	kiirendus on null

Samm 2. Stiili suund

Pidage meeles, et jõud põhjustab ainult kiirendust "jõu suunas". Mõned küsimused võivad meelitada teid hindega, mis ei ole seotud kiirendusega.

• Näide probleemist: mänguasjalaev massiga 10 kg liigub kiirendusega 2 m/s põhja poole². Tuul puhub laeva lääne suunas 100 Newtoni jõuga. Milline on põhjalaeva kiirenemine pärast tuule puhumist?
• Vastus: kuna jõu suund on objekti liikumisega risti, ei mõjuta see selles suunas liikuvaid objekte. Laev jätkab liikumist põhja suunas kiirusega 2 m/s².

Samm 3. Tulemuseks olev stiil

Kui objekti rakendatav jõud on rohkem kui üks, arvutage enne kiirenduse arvutamist saadud jõud nende kõigi hulgast. Järgnev on näide kahemõõtmelise stiiliprobleemi kohta:

• Näidisprobleem: April tõmbab 400 kg mahuti vasakule 150 njuutoniga. Bob seisab konteineri vasakul küljel ja surub 200 Newtoni jõuga. Tuul puhub vasakule 10 Newtoni jõuga. Mis on konteineri kiirendus?
• Vastus: ülaltoodud küsimused pakuvad keerulisi vihjeid, kuidas teid petta. Joonistage diagramm ja näete jõudu 150 njuutonit paremale, 200 njuutonit vasakule ja 10 njuutonit vasakule. Kui "vasak" on positiivne, on sellest tulenev jõud objektile 150 + 200 - 10 = 340 njuutonit. Objekti kiirendus = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s².