Acceleration repræsenterer ændringshastigheden i et objekts hastighed, når det bevæger sig. Hvis hastigheden på et objekt forbliver konstant, betyder det, at det ikke accelererer. Acceleration opstår kun, når objektets hastighed varierer. Hvis hastigheden varierer med en konstant hastighed, siger vi, at objektet bevæger sig med en konstant acceleration. Du kan beregne accelerationshastigheden (i meter pr. Sekund) baseret på den tid, det tager at variere fra en hastighed til en anden eller resultatet af kræfter, der påføres objektet.
trin
Del 1 af 3: Beregn den gennemsnitlige acceleration ved hjælp af hastigheder
Trin 1. Forstå definitionen af ligningen
Du kan beregne den gennemsnitlige acceleration af et objekt i en given periode ud fra dets hastighed (det vil sige, hvor hurtigt det bevæger sig i en bestemt retning) i begyndelsen og slutningen af den tid. Til dette skal du kende accelerationsligningen, der er givet af a = Δv / Δt, hvor a repræsenterer den gennemsnitlige acceleration, repræsenterer Δv variationen i hastighed og Δt repræsenterer variationen i tid.
- Måleenheden for acceleration er meter pr. Sekund i kvadrat (symbol: m/sek2).
- Acceleration er en vektormængde, det vil sige, at den har størrelse og retning. Modulet repræsenterer den samlede værdi af acceleration, mens retningen fortæller os orienteringen af objektets bevægelse (lodret eller vandret). Hvis objektets hastighed falder, vil dets accelerationsværdi være negativ.
Trin 2. Forstå variablerne i ligningen
Det er muligt at udvide udtrykkene Δv og Δt til Δv = vf -vjeg og At = tf - tjeg, hvor Vf repræsenterer sluthastigheden, vjeg repræsenterer den indledende hastighed, tf repræsenterer sluttiden og tjeg repræsenterer starttidspunktet.
- Da acceleration har en retning, er det vigtigt altid at trække initialhastigheden fra sluthastigheden. Hvis du ændrer rækkefølgen af hastigheder, vil din accelerationsretning være forkert.
- Starttiden er normalt lig med 0 (medmindre det er angivet i spørgsmålet).
Trin 3. Anvend formlen for at finde accelerationen
For at starte skal du skrive ligningen og alle dens variabler. Ligningen, som vi så ovenfor, er a = Δv / Δt = (vf -vjeg)/(tf - tjeg). Træk initialhastigheden fra sluthastigheden, og divider derefter resultatet med tidsrummet. Resultatet af opdelingen vil være lig med værdien af den gennemsnitlige acceleration, som objektet har gennemgået i løbet af denne periode.
- Hvis sluthastigheden er mindre end den indledende hastighed, vil accelerationen være en negativ værdi eller objektets decelerationshastighed.
-
Eksempel 1: En racerbil accelererer ensartet fra 18,5 m/s til 46,1 m/s på 2,47 sekunder. Find din gennemsnitlige accelerationsværdi.
- Skriv ligningen: a = Δv / Δt = (vf -vjeg)/(tf - tjeg)
- Tildel variable værdier: vf = 46, 1 m/s, vjeg = 18,5 m/s, tf = 2,47 s, tjeg = 0 s.
- Løs ligningen: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11. 17 m/s2.
-
Eksempel 2: en motorcyklist kører med 22,4 m/s og stopper sin cykel på 2,55 s efter brug af bremserne. Find din decelerationsværdi.
- Skriv ligningen: a = Δv / Δt = (vf -vjeg)/(tf - tjeg)
- Tildel variable værdier: vf = 0 m/s, vjeg = 22, 4 m/s, tf = 2,55 s, tjeg = 0 s.
- Løs ligningen: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 m/s2.
Del 2 af 3: Beregn acceleration ved hjælp af Net Force
Trin 1. Forstå definitionen af Newtons anden lov
Newtons anden lov (også kaldet det grundlæggende dynamikprincip) siger, at et objekt accelererer, når de kræfter, der virker på det, er ude af balance. Denne acceleration afhænger af de resulterende kræfter, der virker på objektet og objektets masse. Gennem denne lov kan acceleration beregnes, når en kendt kraft virker på et objekt med kendt masse.
- Newtons anden lov kan udtrykkes ved ligningen Fresulterende = m x a, hvor Fresulterende repræsenterer nettokraften, der påføres objektet, m repræsenterer objektets masse og a repræsenterer objektets acceleration.
- Når du anvender denne ligning, skal du bruge SI (International System of Units) måleenheder. Brug kilogram (kg) til masse, newton (N) til kraft og meter pr. Sekund i kvadrat (m/sek2) for acceleration.
Trin 2. Find objektets masse
For at finde ud af objektets masse skal du bruge en skala (mekanisk eller digital) for at få værdien i gram. Hvis objektet er meget stort, skal du muligvis lede efter en reference, der kan angive værdien af dens masse. For store genstande vil massen sandsynligvis blive udtrykt i kilogram (kg).
For at kunne bruges i denne ligning skal masse konverteres til kilogram. Hvis masseværdien er i gram, divideres den med 1000 for at konvertere den til kilogram
Trin 3. Beregn nettokraften, der virker på objektet
Den resulterende kraft (eller resultatet af kræfter) er en kraft, der er ude af balance. Hvis du har to kræfter i modsatte retninger, der virker på et objekt, og den ene er større end den anden, har du en nettokraft i retning af den større kraft. Acceleration er resultatet af en ubalanceret kraft, der virker på et objekt og får dens hastighed til at ændre sig i samme retning som kraften, der trækker eller skubber den.
- Eksempel: Forestil dig, at du og din storebror spiller tovtrækkeri. Du trækker snoren til venstre med en kraft på 5 newton, mens han trækker snoren i den modsatte retning med en kraft på 7 newton. Resultatet af de kræfter, der virker på strengen, er 2 newton til højre (mod sin bror).
- 1 newton (N) er lig med 1 kilogram gange meter pr. Sekund i kvadrat (kg*m/sek2).
Trin 4. Omarranger ligningen F = ma for at beregne accelerationen
Du kan ændre Newtons anden lovformel for at finde accelerationen; For at gøre dette, divider de to sider af ligningen med massen, og du kommer frem til udtrykket a = F/m. For at beregne accelerationsværdien divideres kraften med massen af objektet, der accelereres.
- Kraft er direkte proportional med acceleration; altså, jo større kraft, jo større acceleration.
- Masse er omvendt proportional med acceleration; derfor, jo større masse, jo mindre acceleration.
Trin 5. Anvend formlen for at finde accelerationen
Acceleration er lig med kvoten for opdelingen af den resulterende kraft, der virker på objektet med objektets masse. Når du har udskiftet de variable værdier, skal du løse enkel division for at få objektets accelerationsværdi.
- Eksempel: en kraft på 10 newton virker ensartet på en masse på 2 kg. Beregn accelerationen af objektet.
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Del 3 af 3: Tjek din viden
Trin 1. Retning af acceleration
Det fysiske accelerationsbegreb stemmer ikke altid overens med, hvordan det bruges i hverdagen. Hver acceleration har en retning: generelt siger vi, at det er positivt, hvis det er orienteret op eller til højre og negativt, hvis det er orienteret ned eller til venstre. Se på tabellen herunder, og se om din opløsning giver mening:
| biladfærd | hastighedsadfærd | Accelerationsretning |
|---|---|---|
| Chaufføren kører til højre (+) og træder på gassen | + → ++ (stiger) | positiv |
| Føreren kører til højre (+) og træder på bremserne | ++ → + (falder) | negativ |
| Chaufføren kører til venstre (-) og træder på gas | - → - (falder) | negativ |
| Føreren kører til venstre (-) og bremser | - → - (øger) | positiv |
| Føreren kører med en konstant hastighed | forbliver det samme | acceleration er nul |
Trin 2. Kraftretning
Husk: en kraft forårsager kun acceleration i den retning, hvori den virker. Nogle spørgsmål kan give irrelevante oplysninger for at forsøge at forvirre dig.
- Eksempel: en legetøjsbåd med en masse på 10 kg accelereres til 2 m/s2 i nordlig retning. Vinden blæser mod vest og udøver en kraft på 100 newton på legetøjet. Beregn bådens nye nordacceleration.
- Svar: Da vindkraften er vinkelret på bevægelsesretningen, påvirker den ikke bevægelsen i den retning. Derfor vil båden fortsætte med at accelerere med 2 m/s2 i nordlig retning.
Trin 3. Resulterende styrke
Hvis mere end én kraft virker på et objekt, skal du kombinere dem for at bestemme nettokraften, før accelerationen beregnes. I spørgsmål, der involverer to dimensioner, ville opløsningen være som følger:
- Eksempel: Ana trækker en 400 kg kasse til højre med en kraft på 150 newton. Carlos er på venstre side af kassen og skubber den med en kraft på 200 newton. Vinden blæser til venstre og udøver en kraft på 10 newton. Beregn boksens acceleration.
- Svar: Dette problem bruger komplekst sprog til at forsøge at forvirre læseren. Når du tegner et diagram over problemet, vil du se, at de kræfter, der virker på kassen, er 150 newton til højre, 200 newton til højre og 10 newton til venstre. Hvis den retning, der er valgt som positiv, er "rigtig", vil nettokraften være 150 + 200 - 10 = 340 newton. Derfor er acceleration = F / m = 340 newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
