Sadržaj
Brzina i ubrzanje dva su temeljna koncepta mehanike ili fizike kretanja i povezani su. Ako mjerite brzinu objekta dok bilježite vrijeme, a zatim ga izmjerite malo kasnije, također tijekom bilježenja vremena, možete pronaći ubrzanje, što je razlika u tim brzinama podijeljena s vremenskim intervalom. To je osnovna ideja, mada ćete u nekim problemima morati izvući brzinu iz drugih podataka.
Postoji još jedan način izračunavanja ubrzanja na temelju Newtonovih zakona. Prema prvom zakonu tijelo ostaje u jednoličnom kretanju, osim ako djeluje silom, a drugi zakon izražava matematički odnos između veličine sile (F) i ubrzanje () tijelo mase m iskustva zbog te sile. Veza je F = majka, Ako znate veličinu sile koja djeluje na tijelo, a znate tjelesnu masu, možete odmah izračunati ubrzanje koje doživljava.
Jednadžba prosječnog ubrzanja
Pomislite na auto na autocesti. Ako želite znati koliko brzo ide, a brzinomjer ne radi, odabirete dvije točke na njegovom putu, x1 i x2, i gledate na sat kako automobil prolazi kroz svaku točku. Prosječna brzina automobila je udaljenost između dviju točaka podijeljena s vremenom potrebno automobilom da ih prođe obje. Ako je vrijeme na satu u x1 je t1, i vrijeme na x2 je t2, automobili brzi (a) je:
a= ∆x ÷ ∆t = (x2 − x1) ÷ (t2 − t1).
Pretpostavimo da automobilski brzinomjer radi, a u točkama bilježi dvije različite brzine x1 i x2, Kako su brzine različite, automobil je morao ubrzavati. Ubrzanje se definira kao promjena brzine tijekom određenog vremenskog intervala. Može biti negativan broj, što bi značilo da je automobil usporio. Ako je trenutna brzina kakva je zabilježila brzinomjer na vrijeme t1 je a1, i brzina u vremenu t2 je a2, ubrzanje () između točaka x1 i x2 je:
= ∆a ÷ ∆t = (a2 − a1) ÷ (t2 − t1).
Ova jednadžba prosječnih ubrzanja govori o tome da ako izmjerite brzinu u određeno vrijeme i izmjerite je opet u drugo vrijeme, ubrzanje je promjena brzine podijeljena s vremenskim intervalom. Jedinice brzine u SI sustavu su metara / sekundi (m / s), a jedinice ubrzanja su metri / sekunde / sekunde (m / s / s) što se obično piše m / s2, U carskom sustavu preferirane jedinice ubrzanja su noge / sekunde / sekunde ili ft / s2.
Primjer: Zrakoplov leti 100 milja na sat neposredno nakon polijetanja, a svoju visinu krstarenja dostiže 30 minuta kasnije, kada leti 500 milja na sat. Koje je bilo njegovo prosječno ubrzanje kad se uspinjao na krstarećoj visini?
Možemo koristiti gornju formulu ubrzanja. Razlika u brzini (∆a) iznosi 400 mph, a vrijeme 30 minuta, što je 0,5 sati. Ubrzanje je tada
= 400 mph / 0,5 hr = 800 milja / sat2.
Newtons drugi zakon nudi kalkulator za ubrzanje
Jednadžba koja izražava Newtonov drugi zakon, F = majka, jedan je od najkorisnijih u fizici i služi kao formula za ubrzanje. Jedinica sile u SI sustavu je Newton (N), nazvan po samom sir Isaacu. Jedan Newton je sila potrebna za postizanje mase od 1 kilograma ubrzanja od 1 m / s2, U carskom sustavu jedinica sile je funta. Težina se mjeri i u kilogramima, pa se za razlikovanje mase od sile jedinice sile nazivaju funta-sila (lbf).
Newtonsku jednadžbu možete preurediti tako da je riješite za ubrzanje dijeljenjem obje strane sa m, Dobijate:
= F/m
Upotrijebite ovaj izraz kao kalkulator ubrzanja kada znate masu i veličinu primijenjene sile.
Primjer: Predmet mase 8 kg. doživljava silu od 20 Newtona. Koje prosječno ubrzanje doživljava?
= F/m = 20 N / 8 kg = 2,5 m / s2.
Primjer: Automobil od 2.000 kilograma ima silu od 1000 funti. Koje je njegovo ubrzanje?
Težina nije ista kao masa, tako da da biste dobili automobil, morate dijeliti njegovu težinu na ubrzanje zbog gravitacije, s 32 ft / s2, Odgovor je 62,5 puževa (puževi su jedinica za masu u carskom sustavu). Sada možete izračunati ubrzanje:
= F/m = 1.000 lbf / 62.5 puževa = 16 ft / s2.