3 spôsoby výpočtu zrýchlenia

Ak ste niekedy sledovali jasne červené Ferrari, ktoré po zastavení na semafore preletelo pred vašou Hondou Civic, zažili ste na vlastnej koži rozdielnu rýchlosť zrýchlenia. Zrýchlenie je miera zmeny rýchlosti objektu pri jeho pohybe. Túto mieru zrýchlenia, meranú v metroch za sekundu, môžete vypočítať na základe času, za ktorý prejdete z jednej rýchlosti na druhú, alebo na základe hmotnosti objektu.[1]
Odborný zdroj
Sean Alexander, MS
Akademický tútor
Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.

Metóda 1 z 3:Výpočet zrýchlenia zo sily


Definujte druhý Newtonov pohybový zákon. Druhý Newtonov pohybový zákon hovorí, že ak sú sily pôsobiace na objekt nevyvážené, objekt bude zrýchľovať. Toto zrýchlenie závisí od čistých síl, ktoré pôsobia na objekt, a od hmotnosti objektu.[2]
Pomocou tohto zákona možno vypočítať zrýchlenie, keď na objekt so známou hmotnosťou pôsobí známa sila.

  • Newtonov zákon možno vyjadriť rovnicou Fnet = m x a, kde Fnet je celková sila pôsobiaca na objekt, m je hmotnosť objektu a a je zrýchlenie objektu.
  • Pri používaní tejto rovnice zachovajte jednotky v metrickej sústave. Používajte kilogramy (kg) pre hmotnosť, newtony (N) pre silu a metre za sekundu na druhú (m/s2) pre zrýchlenie.


Zistite hmotnosť vášho objektu. Ak chcete zistiť hmotnosť predmetu, jednoducho ho položte na váhy alebo na váhu a zistite jeho hmotnosť v gramoch. Ak máte veľmi veľký predmet, možno budete musieť nájsť odkaz, ktorý vám poskytne hmotnosť. Väčšie predmety budú mať pravdepodobne hmotnosť s jednotkou kilogram (kg).

  • Pre túto rovnicu budete chcieť previesť hmotnosť na kilogramy. Ak je hmotnosť, ktorú máte, v gramoch, jednoducho vydeľte túto hmotnosť číslom 1000 a prepočítajte na kilogramy.


Vypočítajte čistú silu pôsobiacu na váš objekt. Čistá sila je nevyvážená sila. Ak proti sebe pôsobia dve sily a jedna je väčšia ako druhá, vznikne čistá sila v smere väčšej sily.[3]
K zrýchleniu dochádza, keď na objekt pôsobí nevyvážená sila, ktorá spôsobuje zmenu rýchlosti v smere, ktorým ho sila tlačí alebo ťahá.

  • Napríklad: Povedzme, že sa so svojím starším bratom hráte na preťahovanie lanom. Ťaháš lano doľava silou 5 newtonov, zatiaľ čo tvoj brat ťahá lano opačným smerom silou 7 newtonov. Čistá sila pôsobiaca na lano je 2 newtony doprava, v smere vášho brata.
  • Aby ste správne pochopili jednotky, vedzte, že 1 newton (N) sa rovná 1 kilogram X meter/sekundu na druhú (kg X m/s2).[4]


Preusporiadajte rovnicu F = ma, aby ste vyriešili zrýchlenie. Tento vzorec môžete zmeniť tak, aby ste vyriešili zrýchlenie vydelením oboch strán hmotnosťou, takže: a = F/m. Ak chcete zistiť zrýchlenie, jednoducho vydeľte silu hmotnosťou zrýchľovaného objektu.

  • Sila je priamo úmerná zrýchleniu, čo znamená, že väčšia sila vedie k väčšiemu zrýchleniu.
  • Hmotnosť je nepriamo úmerná zrýchleniu, čo znamená, že s väčšou hmotnosťou sa zrýchlenie zníži.


Použite vzorec na riešenie zrýchlenia. Zrýchlenie sa rovná čistej sile pôsobiacej na objekt vydelenej hmotnosťou objektu. Po stanovení hodnôt premenných vykonajte jednoduché delenie, aby ste zistili zrýchlenie objektu.

  • Napríklad: Sila 10 newtonov pôsobí rovnomerne na hmotnosť 2 kg. Aké je zrýchlenie objektu?
  • a = F/m = 10/2 = 5 m/s2

Metóda 2 z 3:Výpočet priemerného zrýchlenia z dvoch rýchlostí


Definujte rovnicu pre priemerné zrýchlenie. Môžete vypočítať priemerné zrýchlenie objektu za určitý čas na základe jeho rýchlosti (rýchlosti pohybu určitým smerom) pred a po tomto čase. Na to potrebujete poznať rovnicu pre zrýchlenie: a = Δv / Δt kde a je zrýchlenie, Δv je zmena rýchlosti a Δt je čas, ktorý bol potrebný na uskutočnenie tejto zmeny.[5]

  • Jednotkou zrýchlenia je meter za sekundu za sekundu alebo m/s2.[6]
    Odborný zdroj
    Sean Alexander, MS
    Akademický učiteľ
    Rozhovor s odborníkom. 14. mája 2020.
  • Zrýchlenie je vektorová veličina, čo znamená, že má veľkosť aj smer.[7]
    Veľkosť je celková veľkosť zrýchlenia, zatiaľ čo smer je spôsob, akým sa objekt pohybuje. Ak sa spomaľuje, zrýchlenie bude záporné.


Pochopte premenné. Môžete ďalej definovať Δv a Δt: Δv = vf – vi a Δt = tf – ti kde: vf je konečná rýchlosť, vi je počiatočná rýchlosť, tf je čas ukončenia a ti je počiatočný čas.[8]

  • Keďže zrýchlenie má smer, je dôležité vždy odčítať počiatočnú rýchlosť od konečnej rýchlosti. Ak ich obrátite, smer zrýchlenia bude nesprávny.
  • Ak nie je v úlohe uvedené inak, počiatočný čas je zvyčajne 0 sekúnd.


Použite vzorec na zistenie zrýchlenia. Najprv si zapíšte rovnicu a všetky dané premenné. Rovnica je a = Δv / Δt = (vf – vi)/(tf – ti). Odpočítajte počiatočnú rýchlosť od konečnej rýchlosti a výsledok vydeľte časovým intervalom. Konečným výsledkom je vaše priemerné zrýchlenie za tento čas.

  • Ak je konečná rýchlosť menšia ako počiatočná rýchlosť, zrýchlenie sa ukáže ako záporná veličina alebo ako rýchlosť, ktorou sa objekt spomaľuje.
  • Príklad 1: Pretekárske auto rovnomerne zrýchľuje z 18.5 m/s až 46.1 m/s za 2.47 sekúnd. Aké je jeho priemerné zrýchlenie?
    • Napíšte rovnicu: a = Δv / Δt = (vf – vi)/(tf – ti)
    • Definujte premenné: vf = 46.1 m/s, vi = 18.5 m/s, tf = 2.47 s, ti = 0 s.
    • Riešenie: a = (46.1 – 18.5)/2.47 = 11.17 metrov za sekundu2.
  • Príklad 2: Cyklista cestuje rýchlosťou 22.4 m/s sa zastaví za 2.55 s po zabrzdení. Nájdite jeho spomalenie.
    • Napíšte rovnicu: a = Δv / Δt = (vf – vi)/(tf – ti)
    • Definujte premenné: vf = 0 m/s, vi = 22.4 m/s, tf = 2.55 s, ti = 0 s.
    • Riešenie: a = (0 – 22.4)/2.55 = -8.78 metrov za sekundu2.

Metóda 3 z 3:Potvrdenie porozumenia


Pochopiť smer zrýchlenia. Fyzikálny pojem zrýchlenie sa nie vždy zhoduje s tým, ako by sme tento pojem používali v každodennom živote. Každé zrýchlenie má svoj smer, ktorý je zvyčajne reprezentovaný ako kladný, ak je nahor alebo doprava, a záporný, ak je nadol alebo doľava. Zistite, či vaša odpoveď dáva zmysel na základe tohto rozdelenia:

    Správanie auta Ako sa mení rýchlosť? Smer zrýchlenia
    Vodič pohybujúci sa doprava (+) stlačí plynový pedál

    + → ++ (pozitívnejšie)

    kladné

    Vodič pohybujúci sa vpravo (+) brzdí

    ++ → + (menej pozitívne)

    záporný

    Vodič pohybujúci sa vľavo (-) stlačí plynový pedál

    – → — (viac záporný)

    negatívne

    Vodič pohybujúci sa vľavo (-) zabrzdí

    — → – (menej záporné)

    kladné

    Vodič sa pohybuje konštantnou rýchlosťou

    zostáva rovnaké

    zrýchlenie je nulové


Pochopenie smeru sily. Nezabudnite, že sila spôsobuje len zrýchlenie v smere sily. Niektoré úlohy sa vás môžu pokúsiť oklamať nepodstatnými hodnotami.

  • Príklad Úloha: Hračkárska loďka s hmotnosťou 10 kg zrýchľuje na sever rýchlosťou 2 m/s2. Vietor vanúci na západ pôsobí na loď silou 100 newtonov. Aké je nové zrýchlenie lode smerom na sever?
  • Riešenie: Keďže sila je kolmá na smer pohybu, nemá vplyv na pohyb v tomto smere. Loď pokračuje v zrýchľovaní na sever rýchlosťou 2 m/s2.

  • Pochopte čistú silu. Ak na objekt pôsobí viac ako jedna sila, pred výpočtom zrýchlenia ich spojte do čistej sily. Pri dvojrozmernom probléme to vyzerá približne takto:

    • Príklad Úloha: Apríl ťahá kontajner s hmotnosťou 400 kg doprava silou 150 newtonov. Bob stojí na ľavej strane nádoby a tlačí silou 200 newtonov. Vietor vanúci zľava pôsobí silou 10 newtonov. Aké je zrýchlenie nádoby?
    • Riešenie: Tento problém používa záludný jazyk, aby vás prichytil. Nakreslite diagram a uvidíte, že sily sú 150 newtonov vpravo, 200 newtonov vpravo a 10 newtonov vľavo. Ak je smer „doprava“ kladný, čistá sila je 150 + 200 – 10 = 340 newtonov. Zrýchlenie = F / m = 340 newtonov / 400 kg = 0.85 m/s2.
  • Odkazy