Cum se calculează accelerarea

Accelerația reprezintă rata de schimbare a vitezei unui obiect în timp ce acesta se mișcă. Dacă viteza unui obiect rămâne constantă, înseamnă că el nu accelerează. Accelerarea are loc numai atunci când viteza obiectului suferă unele variații. Dacă viteza variază cu o rată constantă, spunem că obiectul se deplasează la o accelerație constantă. Puteți calcula rata de accelerație (în metri pe secundă) în funcție de timpul necesar pentru a varia de la o viteză la alta sau de rezultatul forțelor aplicate asupra obiectului.

conținut

Pași
Metoda 1calculați accelerația medie utilizând viteze
Metoda 2calculați accelerația utilizând forța rezultată
Metoda 3verifică-ți cunoștințele
Surse și cotatii

pași

Metoda 1
Calculați accelerația medie utilizând viteze

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Pasul 1

Înțelegeți definiția ecuației. Puteți calcula accelerația medie a unui obiect pentru o anumită perioadă de timp de la viteza sa (adică viteza mișcării sale într-o anumită direcție) la începutul și la sfârșitul acelei perioade. Pentru aceasta, trebuie să cunoașteți ecuația de accelerație dată de a = Δv / Δt, unde reprezintă accelerația medie, Av reprezintă variația vitezei și Dt reprezintă variația de timp.

Unitatea de măsură pentru accelerare este metru pe secundă pătrat (simbol: m / s²).
Accelerația este o cantitate vectorică, adică are un modul și o direcție. Modulul reprezintă valoarea totală a accelerației, în timp ce direcția ne indică orientarea mișcării obiectului (verticală sau orizontală). Dacă viteza obiectului este în scădere, valoarea accelerației sale va fi negativă.

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Step 2

Înțelegeți variabilele ecuației. Puteți extinde termenii Av și Dt în Δv = v_f - v_eu și Δt = t_f - T_eu, unde v_f reprezintă viteza finală, v_eu reprezintă viteza inițială, T_f reprezintă timpul final și T_eu reprezintă timpul inițial.

Deoarece accelerația are o direcție, este important să scădeți întotdeauna viteza inițială de viteza finală. Dacă modificați ordinea vitezelor, direcția accelerației va fi incorectă.
Timpul inițial este, de obicei, egal cu 0 (dacă nu este informat în această întrebare).

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Pasul 3

Aplicați formula pentru a găsi accelerația. Pentru a începe, scrieți ecuația și toate variabilele acesteia. Ecuația, așa cum am văzut mai sus, este a = Δv / Δt = (v_f - v_eu) / (T_f - T_eu). Se scade viteza inițială de viteza finală și apoi se împarte rezultatul cu intervalul de timp. Rezultatul diviziunii va fi egal cu valoarea accelerației medii pe care obiectul a suferit-o în această perioadă de timp.

Dacă viteza finală este mai mică decât viteza inițială, accelerația va fi o valoare negativă sau viteza de decelerare a obiectului.
Exemplul 1: Un automobil de curse accelerează uniform de la 18,5 m / s la 46,1 m / s în 2,47 secunde. Găsiți valoarea accelerației medii.
- Scrieți ecuația: a = Δv / Δt = (v_f - v_eu) / (T_f - T_eu)
- Atribuiți valorile variabilelor: v_f = 46,1 m / s, v_eu = 18,5 m / s, T_f = 2,47 s, T_eu = 0 s.
- Rezolvați ecuația: = (46,1 - 18,5) / 2,47 = 11,17 m / s².
Exemplul 2: Un motociclist călătorește 22,4 m / s și pentru motocicleta lui 2,55 s după ce a folosit frânele. Găsiți valoarea decelerării.
- Scrieți ecuația: a = Δv / Δt = (v_f - v_eu) / (T_f - T_eu)
- Atribuiți valorile variabilelor: v_f = 0 m / s, v_eu = 22,4 m / s, T_f = 2,55 s, T_eu = 0 s.
- Rezolvați ecuația: = (0 - 22,4) / 2,55 = -8,78 m / s².

Metoda 2
Calculați accelerația utilizând forța rezultată

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Pasul 4

Înțelegeți definiția celui de-al doilea Newton. Al doilea Newton (numit și principiul fundamental al dinamicii) afirmă că un obiect este supus unei accelerații atunci când forțele care acționează asupra acestuia sunt în afara echilibrului. Această accelerație depinde de forțele rezultate care acționează asupra obiectului și a masei obiectului. Prin această lege, accelerația poate fi calculată atunci când o forță cunoscută acționează asupra unui obiect de masă cunoscut.

A doua lege a Newton poate fi exprimată prin ecuație F_rezultantă = m x a, unde F_rezultantă reprezintă forța rezultantă aplicată pe obiect, m reprezintă masa obiectului și reprezintă accelerarea obiectului.
Atunci când utilizați această ecuație, utilizați unitățile de măsură ale SI (Sistemul Internațional al Unităților). Utilizați kg pentru masă, newton (N) pentru forță și metru pe secundă pătrat (m / s²) pentru accelerare.

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Pasul 5

Găsiți masa obiectului. Pentru a afla masa obiectului, utilizați o scală (mecanică sau digitală) pentru a obține valoarea în grame. Dacă obiectul este prea mare, este posibil să trebuiască să căutați o referință care să vă ofere valoarea masei. În cazul obiectelor mari, este probabil ca masa să fie exprimată în kilograme (kg).

Pentru a fi folosit în această ecuație, masa ar trebui convertită în kilograme. Dacă valoarea masei este exprimată în grame, împărțiți-o cu 1000 pentru ao converti în kilograme.

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Step 6

Calculați forța rezultantă care acționează asupra obiectului. Forța (sau forța) rezultantă este o forță care este în afara echilibrului. Dacă aveți două forțe în direcții opuse care acționează asupra unui obiect și unul dintre ele este mai mare decât celălalt, veți avea o forță rezultantă în direcția forței majore. Accelerația este rezultatul unei forțe dezechilibrate care acționează asupra unui obiect și provoacă o schimbare a vitezei sale în aceeași direcție cu forța care trage sau împinge.

Exemplu: Imaginați-vă că voi și fratele vostru mai în vârstă faceți joc de război. Trageți frânghia spre stânga cu o forță de 5 newton, în timp ce trage frânghia în direcția opusă cu o forță de 7 newton. Rezultatul forțelor care acționează asupra coardei este 2 newton la dreapta (spre fratele tău).
1 newton (N) este egal cu 1 kilogram de ori metru pe secundă pătrat (kg * m / s²).

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Pasul 7

Rearanjați ecuația F = ma pentru a calcula accelerația. Puteți modifica formula din a doua lege din Newton pentru a găsi accelerația - pentru aceasta, împărțiți cele două părți ale ecuației cu masa și veți ajunge la expresie a = F / m. Pentru a calcula valoarea accelerației, împărțiți forța cu masa obiectului accelerat.

Forța este direct proporțională cu accelerația - astfel, cu cât este mai mare forța, cu atât este mai mare accelerația.
Masa este invers proporțională cu accelerația - deci, cu cât masa este mai mare, cu atât accelerația este mai mică.

Imaginea intitulată Calculate Acceleration Step 8

Aplicați formula pentru a găsi accelerația. Accelerația este egală cu coeficientul divizării forței care acționează asupra obiectului prin masa obiectului. După ce înlocuiți valorile variabilelor, rezolvați diviziunea simplă pentru a ajunge la valoarea accelerației obiectului.

Exemplu: o forță de 10 newton acționează uniform pe o masă de 2 kilograme. Calculați accelerația obiectului.
a = F / m = 10/2 = 5 m / s²

Metoda 3
Verifică-ți cunoștințele

Direcția de accelerare. Conceptul fizic de accelerare nu corespunde întotdeauna cu modul în care este folosit în viața de zi cu zi. Fiecare accelerare are o direcție: în general, spunem că este pozitiv dacă este orientat spre top sau pentru dreapta negativ dacă este orientat spre scăzut sau pentru stânga. Uită-te la tabelul de mai jos și vezi dacă rezoluția ta are sens:

Comportamentul auto	Viteza de comportament	Direcția de accelerare
Șoferul conducătorului spre dreapta (+) și pașii de pe accelerator	+ → ++ (creștere)	pozitiv
Șoferul de la dreapta (+) și treptele de pe frâne	++ → + (scade)	negativ
Șoferul conduce spre stânga (-) și pașii de pe accelerator	- → - (scade)	negativ
Șoferul spre stânga (-) și treptele de frână	-- → - (creștere)	pozitiv
Șoferul conduce la o viteză constantă	rămâne același	accelerația este nulă

2
Direcția de forță. Amintiți-vă: o forță determină numai accelerația în direcția în care operează. Unele probleme pot oferi informații irelevante pentru a încerca să vă confunde.
- Exemplu: o barcă de jucărie cu o greutate de 10 kg este accelerată la 2 m / s² în direcția nord. Vântul suflă spre vest exercitând o forță de 100 newton în jucărie. Calculați noua accelerație nordică a barcii.
- Raspuns: Pentru ca forta vantului este perpendiculara pe directia de miscare, ea nu va afecta mișcarea in acea directie. Prin urmare, barca va continua să accelereze la 2 m / s² în direcția nord.
3
Forța rezultantă. Dacă mai mult de o forță acționează asupra unui obiect, trebuie să le combinați pentru a determina forța rezultantă înainte de a calcula accelerația. În întrebările care implică două dimensiuni, rezoluția ar fi după cum urmează:
- Exemplu: Ana trage o cutie de 400 kg în dreapta cu o forță de 150 newton. Carlos este pe partea stângă a cutiei și o împinge cu o forță de 200 newton. Vântul suflă spre stânga exercitând o forță de 10 newton. Calculați accelerația casetei.
- Răspuns: Această problemă utilizează un limbaj complex pentru a încerca să deruteze cititorul. Când trasezi o diagramă a problemei, vei vedea că forțele care acționează asupra casetei sunt 150 newton la dreapta, 200 newton la dreapta și 10 newton la stânga. Dacă direcția adoptată drept pozitivă este "dreapta", forța rezultată va fi 150 + 200 - 10 = 340 newton. Prin urmare, accelerația = F / m = 340 newton / 400 kg = 0,85 m / s².