Если вы когда-либо видели, как другая машина проезжает мимо вашей машины после красного светофора, значит, вы на собственном опыте испытали разницу в ускорении. Ускорение - это скорость, с которой изменяется скорость объекта при его движении. Вы можете рассчитать ускорение, выраженное в метрах в секунду в секунду, на основе времени, которое требуется объекту, чтобы изменить свою скорость, или на основе силы, приложенной к объекту.
Шаг
Метод 1 из 3: Расчет ускорения по силе
Шаг 1. Понять второй закон движения Ньютона
Второй закон движения Ньютона гласит, что когда сила, действующая на объект, неуравновешена, объект будет ускоряться. Это ускорение определяется результирующей силой, действующей на объект, а также массой самого объекта. Ускорение можно вычислить, если известны сила, действующая на объект, и масса объекта.
- Законы Ньютона можно перевести в уравнения Fсеть = м х а, с Fсеть Выражает результирующую силу, действующую на объект, m массу объекта и ускорение объекта.
- При использовании этого уравнения используйте метрические единицы. Используйте килограмм (кг) в качестве единицы массы, Ньютон (Н) в качестве единицы силы и метры в секунду в квадрате (м / с).2), чтобы выразить ускорение.
Шаг 2. Определите массу объекта
Чтобы узнать массу объекта, вы можете взвесить его на весах и записать его вес в граммах. Если объект у вас очень большой, вам может понадобиться справка, чтобы узнать его массу. Крупные предметы обычно имеют вес в килограммах (кг).
Вы должны преобразовать единицы массы в килограммы, чтобы продолжить вычисления по этому уравнению. Если масса вашего объекта выражена в граммах, вам нужно всего лишь разделить это значение на 1000, чтобы преобразовать его в килограммы
Шаг 3. Рассчитайте результирующую силу, действующую на объект
Результирующая сила - это неуравновешенная сила. Если есть две силы, которые противоположны друг другу, и одна из них больше, чем другая, равнодействующая двух сил будет такой же, как направление большей силы. Ускорение происходит, когда объект испытывает неуравновешенную силу, так что его скорость изменяется, приближаясь к силе, которая его тянет или толкает.
- Например: допустим, вы с сестрой играете в перетягивание каната. Вы тянете веревку влево с силой 5 Ньютонов, а ваш брат тянет веревку в обратном направлении с силой 7 Ньютонов. Результирующая сила на струне составляет 2 Ньютона слева по направлению к вашему брату.
- Чтобы лучше понять единицы измерения, примите во внимание, что 1 Ньютон (1 Н) равен 1 килограмм-метру в секунду в квадрате (кг-м / с2).
Шаг 4. Измените уравнение F = ma, чтобы решить задачу ускорения
Вы можете изменить порядок формулы для расчета ускорения, разделив обе части уравнения на массу, так что вы получите уравнение: a = F / m. Чтобы найти ускорение, вам просто нужно разделить силу на массу испытывающего ее объекта.
- Сила прямо пропорциональна ускорению, а это означает, что чем больше сила, испытываемая объектом, тем ускорение будет еще больше.
- Масса обратно пропорциональна ускорению, а это означает, что чем больше масса у объекта, тем меньше у него будет ускорение.
Шаг 5. Используйте формулу для решения задачи ускорения
Ускорение равно равнодействующей силе, действующей на объект, деленной на его массу. После того, как вы записали известные переменные, выполните деление, чтобы найти ускорение объекта.
- Например: сила в 10 ньютонов действует в том же направлении на объект массой 2 кг. Какое ускорение?
- а = F / м = 10/2 = 5 м / с2
Метод 2 из 3: Расчет среднего ускорения на двух скоростях
Шаг 1. Определите уравнение для среднего ускорения
Вы можете рассчитать среднее ускорение объекта за определенный период времени на основе его скорости (скорости объекта в определенном направлении) до и после этого промежутка времени. Для его расчета необходимо знать уравнение для расчета ускорения: а = v / т где a представляет ускорение, v - изменение скорости, а t - время, необходимое для изменения скорости объекта.
- Единица ускорения - метры в секунду в секунду или м / с.2.
- Ускорение - это векторная величина, что означает, что оно имеет как величину, так и направление. Величина ускорения - это общая величина, а его направление определяется направлением, в котором движется объект. Если объект замедляется, ускорение будет отрицательным.
Шаг 2. Разберитесь в переменных
Вы можете определить v и t путем дальнейших вычислений: v = vж - vя и t = tж - тя с vж представляет собой конечную скорость, vя начальная скорость, тж время окончания, и tя начальное время.
- Поскольку ускорение имеет направление, вы всегда должны уменьшать конечную скорость до начальной. Если вы перевернете его, вы получите неправильное направление ускорения.
- Если в задаче не указано иное, начальное время движения объекта обычно составляет 0 секунд.
Шаг 3. Используйте формулу, чтобы найти ускорение
Сначала запишите уравнение вместе со всеми известными переменными. Уравнение имеет вид a = v / t = (vж - vя) / (tж - тя). Вычтите конечную скорость из начальной скорости, затем разделите результат на временной интервал. Результат - среднее ускорение объекта за этот промежуток времени.
- Если конечная скорость объекта меньше его начальной скорости, ускорение будет отрицательным, что означает, что объект замедляется.
-
Пример 1: скорость гоночного автомобиля постоянно увеличивается с 18,5 м / с до 46,1 м / с за 2,47 секунды. Какое среднее ускорение?
- Напишите уравнение: a = v / t = (vж - vя) / (tж - тя)
- Запишите известные переменные: vж = 46, 1 м / с, vя = 18,5 м / с, тж = 2, 47 с, tя = 0 с.
- Решите уравнение: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 метров в секунду.2.
-
Пример 2: велосипедист останавливается на скорости 22,4 м / с через 2,55 секунды нажатия на тормоз. Определите замедление.
- Напишите уравнение: a = v / t = (vж - vя) / (tж - тя)
- Запишите известные переменные: vж = 0 м / с, vя = 22,4 м / с, тж = 2,55 с, tя = 0 с.
- Решите уравнение: a = (0-22, 4) / 2, 55 = -8, 78 метров в секунду.2.
Метод 3 из 3: повторная проверка ответов
Шаг 1. Направление ускорения
Концепция ускорения в физике не всегда такая же, как в повседневной жизни. У каждого ускорения есть направление, обычно обозначаемое положительным символом, если оно идет вверх или вправо, или отрицательным, если оно идет вниз или влево. Дважды проверьте, имеет ли ваш ответ смысл, следуя приведенным ниже инструкциям:
| Движение автомобиля | Изменение скорости автомобиля | Направление ускорения |
|---|---|---|
| Двигайтесь вправо (+) нажмите педаль газа | + → ++ (быстрее) | положительный |
| Двигаться вправо (+) листогибочный пресс | ++ → + (менее положительный) | отрицательный |
| Двигайтесь влево (-) нажмите педаль газа | - → - (более отрицательно) | отрицательный |
| Перемещение влево (-) листогибочный пресс | - → - (менее отрицательно) | положительный |
| Движение с постоянной скоростью | остается такой же | ускорение равно нулю |
Шаг 2. Стильное направление
Помните, что сила вызывает ускорение только «в направлении силы». Некоторые вопросы могут ввести вас в заблуждение с оценками, не связанными с ускорением.
- Пример задачи: игрушечный кораблик массой 10 кг движется с ускорением на север 2 м / с.2. Ветер сносит корабль на запад с силой в 100 ньютонов. Каково ускорение корабля, идущего на север после того, как его унесет ветер?
- Ответ: поскольку направление силы перпендикулярно движению объекта, оно не влияет на объекты, движущиеся в этом направлении. Корабль продолжит движение на север с ускорением 2 м / с.2.
Шаг 3. Результирующий стиль
Если сила, испытываемая объектом, больше единицы, вычислите результирующую силу для всех из них, прежде чем вычислять ускорение. Ниже приведен пример двумерной задачи стиля:
- Пример задачи: Эйприл тянет влево контейнер массой 400 кг с силой 150 ньютонов. Боб стоит с левой стороны контейнера и толкает его с силой 200 Ньютонов. Ветер дует влево с силой 10 ньютонов. Какое ускорение у контейнера?
- Ответ: приведенные выше вопросы дают сложные подсказки, которые могут вас обмануть. Нарисуйте диаграмму, и вы увидите силу в 150 Ньютонов справа, 200 Ньютонов слева и 10 Ньютонов слева. Если значение «left» положительно, равнодействующая сила, действующая на объект, составляет 150 + 200 - 10 = 340 ньютонов. Ускорение объекта = F / м = 340 Ньютон / 400 кг = 0,85 м / с2.
