Ja esat kādreiz redzējis citu automašīnu, kas pēc sarkanās gaismas paātrinājusi savu automašīnu, tad paātrinājuma atšķirības esat pieredzējuši no pirmavotiem. Paātrinājums ir ātrums, kādā objekta ātrums mainās, kad tas pārvietojas. Jūs varat aprēķināt paātrinājumu, kas izteikts metros sekundē sekundē, pamatojoties uz laiku, kas nepieciešams, lai objekts mainītu ātrumu, vai arī uz spēku, kas tiek iedarbināts uz objektu.
Solis
1. metode no 3: Paātrinājuma aprēķināšana no spēka
Solis 1. Izprotiet Ņūtona otro kustības likumu
Otrais Ņūtona kustības likums nosaka, ka tad, kad spēks, kas tiek izdarīts uz objektu, ir nelīdzsvarots, objekts paātrināsies. Šo paātrinājumu nosaka no tā izrietošais spēks uz objektu, kā arī paša objekta masa. Paātrinājumu var aprēķināt, ja ir zināms spēks, kas iedarbojas uz objektu, un objekta masa.
- Ņūtona likumus var pārvērst vienādojumos Ftīkls = m x a, ar F.tīkls Izsaka iegūto spēku uz objektu, m objekta masu un a paātrinājumu uz objektu.
- Lietojot šo vienādojumu, izmantojiet metriskās vienības. Izmantojiet kilogramu (kg) kā masas vienību, Ņūtonu (N) kā spēka vienību un metrus sekundē kvadrātā (m/s2), lai izteiktu paātrinājumu.
2. solis. Nosakiet objekta masu
Lai uzzinātu objekta masu, varat to nosvērt uz svariem un ierakstīt tā svaru gramos. Ja jūsu rīcībā esošais objekts ir ļoti liels, jums var būt nepieciešama atsauce, lai uzzinātu tā masu. Lieliem priekšmetiem parasti ir svars kilogramos (kg).
Lai turpinātu aprēķinus ar šo vienādojumu, masas vienības jāpārvērš kilogramos. Ja jūsu objekta masa ir izteikta gramos, šī vērtība jāsadala tikai ar 1000, lai to pārvērstu kilogramos
Solis 3. Aprēķiniet iegūto spēku uz objektu
Iegūtais spēks ir nelīdzsvarots spēks. Ja ir divi spēki, kas ir pretēji viens otram un viens no tiem ir lielāks par otru, abu spēku rezultāts būs tāds pats kā lielāka spēka virziens. Paātrinājums notiek, kad objekts piedzīvo nelīdzsvarotu spēku, tāpēc tā ātrums mainās, tuvojoties spēkam, kas to velk vai spiež.
- Piemēram: pieņemsim, ka jūs un jūsu māsa spēlējat virvi. Jūs velkat virvi pa kreisi ar 5 ņūtonu spēku, bet jūsu brālis ar 7 ņūtonu spēku velk virvi pretējā virzienā. Iegūtais spēks uz auklas ir 2 ņūtoni pa kreisi, pret savu brāli.
- Lai labāk izprastu vienības, saprotiet, ka 1 ņūtons (1 N) ir vienāds ar 1 kilogrammetru sekundē kvadrātā (kg-m/s2).
Solis 4. Mainiet vienādojumu F = ma, lai atrisinātu paātrinājuma uzdevumu
Jūs varat mainīt formulas secību, lai aprēķinātu paātrinājumu, dalot abas vienādojuma puses ar masu, lai iegūtu vienādojumu: a = F/m. Lai atrastu paātrinājumu, jums vienkārši jāsadala spēks ar objekta masu, kas to piedzīvo.
- Spēks ir tieši proporcionāls paātrinājumam, kas nozīmē, ka jo lielāks spēks, ko izjūt objekts, paātrinājums būs vēl lielāks.
- Masa ir apgriezti proporcionāla paātrinājumam, kas nozīmē, ka jo lielāka objekta masa, jo mazāks būs paātrinājums.
Solis 5. Izmantojiet formulu, lai atrisinātu paātrinājuma problēmu
Paātrinājums ir vienāds ar iegūto spēku uz objektu, dalīts ar tā masu. Kad esat pierakstījis zināmos mainīgos, veiciet sadalīšanu, lai atrastu objekta paātrinājumu.
- Piemēram: 10 ņūtonu spēks tiek iedarbināts vienā virzienā uz 2 kg masas objektu. Kāds ir paātrinājums?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
2. metode no 3: Divu ātrumu vidējā paātrinājuma aprēķināšana
1. solis. Nosakiet vidējā paātrinājuma vienādojumu
Jūs varat aprēķināt objekta vidējo paātrinājumu noteiktā laika periodā, pamatojoties uz tā ātrumu (objekta ātrumu noteiktā virzienā), pirms un pēc šī laika posma. Lai to aprēķinātu, jums jāzina paātrinājuma aprēķināšanas vienādojums: a = v / t kur a apzīmē paātrinājumu, v ātruma izmaiņas un t laiku, kas nepieciešams, lai mainītu objekta ātrumu.
- Paātrinājuma mērvienība ir metri sekundē sekundē jeb m/s2.
- Paātrinājums ir vektora lielums, kas nozīmē, ka tam ir gan lielums, gan virziens. Paātrinājuma lielums ir kopējā summa, bet tā virzienu nosaka objekta kustības virziens. Ja objekts palēninās, paātrinājums būs negatīvs.
2. solis. Izprotiet mainīgos
Jūs varat noteikt v un t, veicot turpmākus aprēķinus: v = vf - vi un t = tf - ti ar vf apzīmē galīgo ātrumu, vi sākuma ātrums, tf beigu laiks, un ti sākotnējais laiks.
- Tā kā paātrinājumam ir virziens, jums vienmēr jāsamazina gala ātrums līdz sākotnējam ātrumam. Ja to mainīsit, paātrinājuma virziens būs nepareizs.
- Ja vien uzdevumā nav norādīts citādi, sākotnējais objekta pārvietošanās laiks parasti ir 0 sekundes.
3. solis. Izmantojiet formulu, lai atrastu paātrinājumu
Vispirms pierakstiet savu vienādojumu kopā ar visiem zināmajiem mainīgajiem. Vienādojums ir a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti). Atņemiet galīgo ātrumu ar sākotnējo ātrumu, pēc tam sadaliet rezultātu ar laika periodu. Rezultāts ir objekta vidējais paātrinājums šajā laika posmā.
- Ja objekta galīgais ātrums ir mazāks par sākotnējo ātrumu, paātrinājums būs negatīvs, kas nozīmē, ka objekts palēninās.
-
1. piemērs: sacīkšu automašīnas ātrums nepārtraukti palielinās no 18,5 m/s līdz 46,1 m/s 2,47 sekundēs. Kāds ir vidējais paātrinājums?
- Uzrakstiet vienādojumu: a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti)
- Pierakstiet zināmos mainīgos: vf = 46, 1 m/s, vi = 18,5 m/s, tf = 2, 47 s, ti = 0 s.
- Atrisiniet vienādojumu: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 metri sekundē2.
-
2. piemērs: velosipēdists apstājas pie ātruma 22,4 m/s pēc 2,55 sekundēm pēc bremzes nospiešanas. Nosakiet palēninājumu.
- Uzrakstiet vienādojumu: a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti)
- Pierakstiet zināmos mainīgos: vf = 0 m/s, vi = 22,4 m/s, tf = 2,55 s, ti = 0 s.
- Atrisiniet vienādojumu: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 metri sekundē2.
3. metode no 3: Atkārtoti pārbaudiet atbildes
Solis 1. Paātrinājuma virziens
Paātrinājuma jēdziens fizikā ne vienmēr ir tāds pats kā ikdienas dzīvē. Katram paātrinājumam ir virziens, ko parasti norāda pozitīvs simbols, ja tas iet uz augšu vai pa labi, vai negatīvs, ja tas ir vērsts uz leju vai pa kreisi. Vēlreiz pārbaudiet, vai jūsu atbildei ir jēga, pamatojoties uz tālāk sniegtajiem norādījumiem.
| Automašīnas kustība | Automašīnas ātruma maiņa | Paātrinājuma virziens |
|---|---|---|
| Virzieties pa labi (+), nospiediet gāzes pedāli | + → ++ (ātrāk) | pozitīvs |
| Virziet pa labi (+) nospiediet bremzi | ++ → + (mazāk pozitīvs) | negatīvs |
| Virzieties pa kreisi (-), nospiediet gāzes pedāli | - → - (vairāk negatīvs) | negatīvs |
| Virziet pa kreisi (-) nospiediet bremzi | - → - (mazāk negatīvs) | pozitīvs |
| Pārvietojas nemainīgā ātrumā | paliek tas pats | paātrinājums ir nulle |
Solis 2. Stila virziens
Atcerieties, ka spēks izraisa tikai paātrinājumu "spēka virzienā". Daži jautājumi var jūs apmānīt ar rezultātiem, kas nav saistīti ar paātrinājumu.
- Problēmas piemērs: rotaļu kuģis ar masu 10 kg pārvietojas ar paātrinājumu uz ziemeļiem no 2 m/s2. Vējš pūš kuģi uz rietumiem ar 100 ņūtonu spēku. Kāds ir paātrinājums kuģim, kurš virzās uz ziemeļiem pēc tam, kad to izpūta vējš?
- Atbilde: tā kā spēka virziens ir perpendikulārs objekta kustībai, tas neietekmē objektus, kas pārvietojas šajā virzienā. Kuģis turpinās virzīties uz ziemeļiem ar paātrinājumu 2 m/s2.
Solis 3. Rezultatīvais stils
Ja spēks, ko izjūt objekts, ir vairāk nekā viens, pirms paātrinājuma aprēķināšanas aprēķiniet iegūto spēku no visiem. Tālāk ir sniegts divdimensiju stila problēmas piemērs.
- Problēmas piemērs: Aprīlis velk 400 kg konteineru pa kreisi ar 150 ņūtonu spēku. Bobs stāv konteinera kreisajā pusē un spiež ar 200 ņūtonu spēku. Vējš pūš pa kreisi ar 10 ņūtonu spēku. Kāds ir konteinera paātrinājums?
- Atbilde: iepriekš minētie jautājumi sniedz sarežģītas norādes, lai jūs apmānītu. Uzzīmējiet diagrammu, un jūs redzēsit 150 ņūtonu spēku pa labi, 200 ņūtonus pa kreisi un 10 ņūtonus pa kreisi. Ja "pa kreisi" ir pozitīvs, iegūtais spēks uz objektu ir 150 + 200 - 10 = 340 ņūtoni. Objekta paātrinājums = F / m = 340 ņūtons / 400 kg = 0,85 m / s2.
