Dacă ați văzut vreodată o altă mașină care trecea cu viteză pe lângă mașină după o lumină roșie, atunci ați experimentat direct diferența de accelerație. Accelerarea este rata la care viteza unui obiect se schimbă pe măsură ce se mișcă. Puteți calcula accelerația, exprimată în metri pe secundă pe secundă, pe baza timpului necesar unui obiect pentru a-și schimba viteza sau pe baza forței exercitate asupra obiectului.
Etapa
Metoda 1 din 3: calcularea accelerației din forță
Pasul 1. Înțelegeți a doua lege a mișcării lui Newton
A doua lege a mișcării lui Newton afirmă că atunci când forța exercitată asupra unui obiect este dezechilibrată, obiectul va accelera. Această accelerație este determinată de forța rezultată asupra obiectului, precum și de masa obiectului în sine. Accelerarea poate fi calculată dacă se cunoaște forța exercitată asupra unui obiect și masa obiectului.
- Legile lui Newton pot fi traduse în ecuații Fnet = m x a, cu Fnet Exprimă forța rezultată asupra obiectului, m masa obiectului și a accelerația asupra obiectului.
- Utilizați unități metrice atunci când utilizați această ecuație. Folosiți kilogramul (kg) ca unitate de masă, Newton (N) ca unitate de forță și metri pe secundă pătrat (m / s2) pentru a exprima accelerația.
Pasul 2. Determinați masa obiectului
Pentru a afla masa unui obiect, îl puteți cântări pe o balanță și înregistra greutatea acestuia în grame. Dacă obiectul pe care îl aveți este foarte mare, este posibil să aveți nevoie de o referință pentru a afla masa acestuia. Obiectele mari au de obicei o greutate în kilograme (kg).
Trebuie să convertiți unitățile de masă în kilograme pentru a continua calculele cu această ecuație. Dacă masa obiectului dvs. este exprimată în grame, trebuie doar să împărțiți acea valoare la 1000 pentru a o converti în kilograme
Pasul 3. Calculați forța rezultată asupra obiectului
Forța rezultată este o forță dezechilibrată. Dacă există două forțe opuse între ele și una dintre ele este mai mare decât cealaltă, rezultanta celor două forțe va fi aceeași cu direcția forței mai mari. Accelerarea are loc atunci când un obiect experimentează o forță dezechilibrată, astfel încât viteza sa se schimbă pentru a se apropia de forța care îl trage sau îl împinge.
- De exemplu: să presupunem că tu și sora ta jucați la remorcher. Trageți coarda spre stânga cu o forță de 5 Newtoni, în timp ce fratele dvs. trage coarda în direcția opusă cu o forță de 7 Newtoni. Forța rezultată pe șir este de 2 Newtoni la stânga, către fratele tău.
- Pentru a înțelege mai bine unitățile, înțelegeți că 1 Newton (1 N) este egal cu 1 kilogram-metru / secundă pătrat (kg-m / s2).
Pasul 4. Schimbați ecuația F = ma pentru a rezolva problema de accelerație
Puteți schimba ordinea formulei pentru a calcula accelerația, împărțind ambele părți ale ecuației la masă, astfel încât să obțineți ecuația: a = F / m. Pentru a găsi accelerația, trebuie doar să împărțiți forța la masa obiectului care o experimentează.
- Forța este direct proporțională cu accelerația, ceea ce înseamnă că, cu cât forța experimentată de un obiect este mai mare, accelerația va fi și mai mare.
- Masa este invers proporțională cu accelerația, ceea ce înseamnă că, cu cât un obiect are mai multă masă, cu atât va avea mai puțină accelerație.
Pasul 5. Folosiți formula pentru a rezolva problema de accelerație
Accelerarea este egală cu forța rezultată asupra unui obiect împărțit la masa acestuia. După ce ați notat variabilele cunoscute, faceți împărțirea pentru a găsi accelerația obiectului.
- De exemplu: o forță de 10 Newtoni se exercită în aceeași direcție asupra unui obiect cu masa de 2 kg. Care este accelerarea?
- a = F / m = 10/2 = 5 m / s2
Metoda 2 din 3: calcularea accelerației medii a două viteze
Pasul 1. Determinați ecuația pentru accelerația medie
Puteți calcula accelerația medie a unui obiect pe o anumită perioadă de timp pe baza vitezei sale (viteza obiectului într-o anumită direcție), înainte și după acel interval de timp. Pentru a o calcula, trebuie să cunoașteți ecuația pentru calcularea accelerației: a = v / t unde a reprezintă accelerația, v schimbarea vitezei și t timpul necesar schimbării vitezei obiectului.
- Unitatea de accelerație este de metri pe secundă pe secundă, sau m / s2.
- Accelerarea este o mărime vectorială, ceea ce înseamnă că are atât magnitudine cât și direcție. Mărimea accelerației este cantitatea totală, în timp ce direcția sa este determinată de direcția în care se mișcă obiectul. Dacă obiectul încetinește, accelerația va fi negativă.
Pasul 2. Înțelegeți variabilele
Puteți determina v și t prin alte calcule: v = vf - veu și t = tf - teu cu vf reprezintă viteza finală, veu viteza inițială, tf ora de sfârșit și teu ora inițială.
- Deoarece accelerația are o direcție, ar trebui să reduceți întotdeauna viteza finală la viteza inițială. Dacă o inversați, direcția de accelerație pe care o veți obține va fi greșită.
- Dacă nu se specifică altfel în problemă, timpul inițial în care se mișcă obiectul este de obicei de 0 secunde.
Pasul 3. Folosiți formula pentru a găsi accelerația
În primul rând, scrieți ecuația împreună cu toate variabilele cunoscute. Ecuația este a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu). Scadeți viteza finală la viteza inițială, apoi împărțiți rezultatul la intervalul de timp. Rezultatul este accelerarea medie a obiectului pe durata respectivă.
- Dacă viteza finală a obiectului este mai mică decât viteza inițială, accelerația va fi negativă, adică obiectul decelerează.
-
Exemplul 1: viteza unei mașini de curse crește constant de la 18,5 m / s la 46,1 m / s în 2,47 secunde. Care este accelerația medie?
- Scrieți ecuația: a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu)
- Notați variabilele cunoscute: vf = 46, 1 m / s, veu = 18,5 m / s, tf = 2, 47 s, teu = 0 s
- Rezolvați ecuația: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 metri / secundă2.
-
Exemplul 2: un ciclist se oprește la 22,4 m / s după 2,55 secunde de apăsare a frânei. Determinați decelerarea.
- Scrieți ecuația: a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu)
- Notați variabilele cunoscute: vf = 0 m / s, veu = 22,4 m / s, tf = 2,55 s, teu = 0 s
- Rezolvați ecuația: a = (0 - 22, 4) / 2, 55 = -8, 78 metri / secundă2.
Metoda 3 din 3: Verificarea din nou a răspunsurilor
Pasul 1. Direcția de accelerație
Conceptul de accelerație în fizică nu este întotdeauna același cu cel folosit în viața de zi cu zi. Fiecare accelerație are o direcție, de obicei indicată printr-un simbol pozitiv dacă merge în sus sau spre dreapta, sau negativă dacă este îndreptată în jos sau spre stânga. Verificați dacă răspunsul dvs. are sens pe baza instrucțiunilor de mai jos:
| Mișcarea Mașinii | Schimbarea vitezei mașinii | Direcția de accelerare |
|---|---|---|
| Deplasați-vă spre dreapta (+) apăsați pedala de gaz | + → ++ (mai rapid) | pozitiv |
| Mutați dreapta (+) apăsați frâna | ++ → + (mai puțin pozitiv) | negativ |
| Deplasați-vă la stânga (-) apăsați pedala de gaz | - → - (mai negativ) | negativ |
| Mutați la stânga (-) apăsați frâna | - → - (mai puțin negativ) | pozitiv |
| Mișcându-se cu o viteză constantă | rămâne la fel | accelerația este zero |
Pasul 2. Direcția stilului
Amintiți-vă, o forță provoacă doar o accelerație „în direcția forței”. Unele întrebări vă pot păcăli cu scoruri care nu au legătură cu accelerarea.
- Exemplu de problemă: o navă jucărie cu o masă de 10 kg se deplasează cu o accelerație spre nord de 2 m / s2. Vântul suflă nava spre vest cu o forță de 100 Newtoni. Care este accelerația navei care se îndreaptă spre nord după ce a fost suflată de vânt?
- Răspuns: deoarece direcția forței este perpendiculară pe mișcarea obiectului, nu are niciun efect asupra obiectelor care se mișcă în acea direcție. Nava va continua să se deplaseze spre nord cu o accelerație de 2 m / s2.
Pasul 3. Stilul rezultat
Dacă forța experimentată de un obiect este mai mult decât una, calculați forța rezultată din toate acestea înainte de a calcula accelerația. Următorul este un exemplu pentru o problemă de stil bidimensional:
- Exemplu de problemă: aprilie trage un container de 400 kg spre stânga cu o forță de 150 Newtoni. Bob stă în partea stângă a containerului și împinge cu o forță de 200 Newtoni. Vântul suflă spre stânga cu o forță de 10 Newtoni. Care este accelerarea containerului?
- Răspuns: întrebările de mai sus oferă indicii complexe pentru a vă păcăli. Desenați o diagramă și veți vedea o forță de 150 Newtoni la dreapta, 200 Newtoni la stânga și 10 Newtoni la stânga. Dacă „stânga” este pozitivă, forța rezultată asupra obiectului este 150 + 200 - 10 = 340 Newtoni. Accelerarea obiectului = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
