Ако някога сте виждали друга кола да препуска покрай колата ви след червена светлина, значи сте изпитали разликата в ускорението от първа ръка. Ускорението е скоростта, с която скоростта на обекта се променя, докато се движи. Можете да изчислите ускорението, изразено в метри в секунда, в зависимост от времето, необходимо на даден обект да промени скоростта си, или въз основа на силата, упражнявана върху обекта.
Стъпка
Метод 1 от 3: Изчисляване на ускорението от сила
Стъпка 1. Разберете втория закон на движението на Нютон
Вторият закон за движение на Нютон гласи, че когато силата, упражнявана върху обект, е небалансирана, обектът ще се ускори. Това ускорение се определя от получената сила върху обекта, както и от масата на самия обект. Ускорението може да се изчисли, ако силата, упражнявана върху обект, и масата на обекта са известни.
- Законите на Нютон могат да бъдат преведени в уравнения Fмрежа = m x a, с Фмрежа Изразява получената сила върху обекта, m масата на обекта и а ускорението върху обекта.
- Използвайте метрични единици, когато използвате това уравнение. Използвайте килограма (kg) като единица за маса, Нютон (N) като единица за сила и метри в секунда на квадрат (m/s2) за изразяване на ускорение.
Стъпка 2. Определете масата на обекта
За да разберете масата на обект, можете да го претеглите на везна и да запишете теглото му в грамове. Ако обектът, който имате, е много голям, може да се нуждаете от справка, за да разберете неговата маса. Големите предмети обикновено имат тегло в килограми (kg).
Трябва да преобразувате мерните единици в килограми, за да продължите с изчисленията с това уравнение. Ако масата на вашия обект е изразена в грамове, трябва само да разделите тази стойност на 1000, за да я преобразувате в килограми
Стъпка 3. Изчислете получената сила върху обекта
Получената сила е небалансирана сила. Ако има две сили, които са противоположни една на друга и едната от тях е по -голяма от другата, резултатът от двете сили ще бъде същият като посоката на по -голямата сила. Ускорението се случва, когато обект изпитва небалансирана сила, така че скоростта му се променя, за да се доближи до силата, която го дърпа или натиска.
- Например: да речем, че вие и сестра ви играете на въже. Издърпвате въжето наляво със сила от 5 нютона, докато брат ви дърпа въжето в обратна посока със сила от 7 нютона. Получената сила върху струната е 2 Нютона вляво, към вашия брат.
- За да разберете по-добре мерните единици, разберете, че 1 Нютон (1 N) е равно на 1 килограм-метър/секунда на квадрат (kg-m/s2).
Стъпка 4. Променете уравнението F = ma, за да решите проблема с ускорението
Можете да промените реда на формулата за изчисляване на ускорението, като разделите двете страни на уравнението с масата, така че получавате уравнението: a = F/m. За да намерите ускорение, просто трябва да разделите силата на масата на обекта, който я преживява.
- Силата е правопропорционална на ускорението, което означава, че колкото по -голяма е силата, изпитвана от обект, ускорението ще бъде още по -голямо.
- Масата е обратно пропорционална на ускорението, което означава, че колкото повече маса има обект, толкова по -малко ускорение ще има.
Стъпка 5. Използвайте формулата, за да решите проблема с ускорението
Ускорението е равно на получената сила върху обект, разделена на масата му. След като сте записали известните променливи, направете разделянето, за да намерите ускорението на обекта.
- Например: сила от 10 Нютона се упражнява в същата посока върху обект с маса 2 кг. Какво е ускорението?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Метод 2 от 3: Изчисляване на средното ускорение на две скорости
Стъпка 1. Определете уравнението за средното ускорение
Можете да изчислите средното ускорение на обект за определен период от време въз основа на неговата скорост (скоростта на обекта в определена посока), преди и след този период от време. За да го изчислите, трябва да знаете уравнението за изчисляване на ускорението: a = v / t където a представлява ускорението, v промяната в скоростта и t времето, необходимо за промяна на скоростта на обекта.
- Единицата за ускорение е метри в секунда в секунда или m/s2.
- Ускорението е векторно количество, което означава, че има както величина, така и посока. Величината на ускорението е общата сума, докато посоката му се определя от посоката, в която обектът се движи. Ако обектът се забави, ускорението ще бъде отрицателно.
Стъпка 2. Разберете променливите
Можете да определите v и t чрез допълнителни изчисления: v = vе - vi и t = tе - Ti с vе представлява крайната скорост, vi начална скорост, tе краен час и ti първоначално време.
- Тъй като ускорението има посока, винаги трябва да намалите крайната скорост до началната скорост. Ако го обърнете, посоката на ускорение, която получавате, ще бъде грешна.
- Освен ако в задачата не е посочено друго, първоначалното време на движение на обекта обикновено е 0 секунди.
Стъпка 3. Използвайте формулата, за да намерите ускорението
Първо запишете уравнението си заедно с всички известни променливи. Уравнението е a = v / t = (vе - vi)/(Tе - Ti). Извадете крайната скорост от началната скорост, след което разделете резултата на времевия диапазон. Резултатът е средното ускорение на обекта за този период от време.
- Ако крайната скорост на обекта е по -малка от началната му скорост, ускорението ще бъде отрицателно, което означава, че обектът се забавя.
-
Пример 1: скоростта на състезателен автомобил се увеличава постоянно от 18,5 м/сек до 46,1 м/сек за 2,47 секунди. Какво е средното ускорение?
- Напишете уравнението: a = v / t = (vе - vi)/(Tе - Ti)
- Запишете известните променливи: vе = 46, 1 m/s, vi = 18,5 m/s, tе = 2, 47 s, ti = 0 s.
- Решете уравнението: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 метра/секунда2.
-
Пример 2: колоездач спира при 22,4 m/s след 2,55 секунди натискане на спирачката. Определете забавянето.
- Напишете уравнението: a = v / t = (vе - vi)/(Tе - Ti)
- Запишете известните променливи: vе = 0 m/s, vi = 22,4 m/s, tе = 2,55 s, ti = 0 s.
- Решете уравнението: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 метра/секунда2.
Метод 3 от 3: Повторна проверка на отговорите
Стъпка 1. Посока на ускорението
Концепцията за ускорение във физиката не винаги е същата като тази, използвана в ежедневието. Всяко ускорение има посока, обикновено обозначена с положителен символ, ако върви нагоре или надясно, или отрицателна, ако е насочена надолу или наляво. Проверете отново дали отговорът ви има смисъл въз основа на инструкциите по -долу:
| Движение на кола | Промяна на скоростта на автомобила | Посока на ускорението |
|---|---|---|
| Преместете се надясно (+) натиснете педала на газта | + → ++ (по -бързо) | положителен |
| Преместете надясно (+) натиснете спирачката | ++ → + (по -малко положително) | отрицателен |
| Преместете се наляво (-) натиснете педала на газта | - → - (по -отрицателно) | отрицателен |
| Преместете лявата (-) натискаща спирачка | - → - (по -малко отрицателни) | положителен |
| Движете се с постоянна скорост | остава същото | ускорението е нула |
Стъпка 2. Посока на стила
Не забравяйте, че една сила предизвиква ускорение само „по посока на силата“. Някои въпроси могат да ви подведат с резултати, които не са свързани с ускорението.
- Примерен проблем: кораб -играчка с маса 10 kg се движи с ускорение на север от 2 m/s2. Вятърът разнася кораба на запад със сила от 100 Нютона. Какво е ускорението на кораба, който се насочва на север, след като е бил взривен от вятъра?
- Отговор: тъй като посоката на силата е перпендикулярна на движението на обекта, тя няма ефект върху обекти, движещи се в тази посока. Корабът ще продължи да се движи на север с ускорение от 2 m/s2.
Стъпка 3. Резултатен стил
Ако силата, изпитвана от обект, е повече от една, изчислете получената сила от всички тях, преди да изчислите ускорението. По-долу е даден пример за проблем с двуизмерен стил:
- Примерен проблем: Април дърпа 400 кг контейнер наляво със сила 150 нютона. Боб стои от лявата страна на контейнера и бута със сила от 200 Нютона. Вятърът духа наляво със сила от 10 Нютона. Какво е ускорението на контейнера?
- Отговор: Въпросите по -горе предоставят сложни улики, които да ви подведат. Начертайте диаграма и ще видите сила от 150 нютона вдясно, 200 нютона вляво и 10 нютона вляво. Ако "ляво" е положително, получената сила върху обекта е 150 + 200 - 10 = 340 нютона. Ускорение на обекта = F / m = 340 Нютона / 400 kg = 0,85 m / s2.
