3 načina za izračunavanje ubrzanja

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 10:58

Ako ste ikada vidjeli drugi automobil koji je jurio pored vašeg automobila nakon crvenog svjetla, onda ste iz prve ruke iskusili razliku u ubrzanju. Ubrzanje je brzina kojom se brzina objekta mijenja pri kretanju. Možete izračunati ubrzanje, izraženo u metrima u sekundi u sekundi, na osnovu vremena koje je potrebno objektu da promijeni brzinu ili na osnovu sile koja djeluje na objekt.

Korak

Metoda 1 od 3: Izračunavanje ubrzanja iz sile

Korak 1. Shvatite drugi Newtonov zakon kretanja

Newtonov drugi zakon kretanja kaže da će, kada je sila na objekt neuravnotežena, objekt ubrzati. Ovo ubrzanje je određeno rezultirajućom silom na objekt, kao i masom samog objekta. Ubrzanje se može izračunati ako su poznata sila koja djeluje na objekt i masa objekta.

• Newtonovi zakoni mogu se prevesti u jednadžbe F_net = m x a, sa F_net Izražava rezultirajuću silu na objekt, m masu objekta i a ubrzanje na objektu.
• Koristite metričke jedinice kada koristite ovu jednadžbu. Koristite kilogram (kg) kao jedinicu mase, Newton (N) kao jedinicu sile i kvadratne metre u sekundi (m/s)²) za izražavanje ubrzanja.

Korak 2. Odredite masu objekta

Da biste saznali masu predmeta, možete ga izvagati na vagi i zabilježiti njegovu težinu u gramima. Ako je predmet koji imate vrlo velik, možda će vam trebati referenca da biste saznali njegovu masu. Veliki predmeti obično imaju težinu u kilogramima (kg).

Morate pretvoriti jedinice mase u kilograme da biste nastavili s izračunima s ovom jednadžbom. Ako je masa vašeg predmeta izražena u gramima, trebate samo podijeliti tu vrijednost sa 1000 da biste je pretvorili u kilograme

Korak 3. Izračunajte rezultirajuću silu na objekt

Rezultirajuća sila je neuravnotežena sila. Ako postoje dvije sile koje su suprotne jedna drugoj, a jedna od njih je veća od druge, rezultanta dviju sila bit će ista kao i smjer veće sile. Ubrzanje se događa kada objekt doživi neuravnoteženu silu, pa se njegova brzina mijenja kako bi se približila sili koja ga vuče ili gura.

• Na primjer: recimo da se vi i vaša sestra igrate uvlačenja konopca. Povučete uže ulijevo snagom od 5 Newtona, dok vaš brat vuče uže u suprotnom smjeru sa silom od 7 Newtona. Rezultirajuća sila na žici je 2 Newtona lijevo, prema vašem bratu.
• Da biste bolje razumjeli jedinice, shvatite da je 1 Newton (1 N) jednako 1 kilogram-metar/sekundu na kvadrat (kg-m/s)²).

Korak 4. Promijenite jednadžbu F = ma kako biste riješili problem ubrzanja

Možete promijeniti redoslijed formule za izračunavanje ubrzanja, dijeljenjem obje strane jednadžbe s masom, tako da dobijete jednadžbu: a = F/m. Da biste pronašli ubrzanje, samo trebate podijeliti silu s masom objekta koji je doživljava.

• Sila je izravno proporcionalna ubrzanju, što znači da što je veća sila koju objekt iskusi, ubrzanje će biti još veće.
• Masa je obrnuto proporcionalna ubrzanju, što znači da što više masa ima objekt, manje će ubrzanje imati.

Korak 5. Koristite formulu za rješavanje problema ubrzanja

Ubrzanje je jednako rezultirajućoj sili na objekt podijeljenoj s njegovom masom. Nakon što zapišete poznate varijable, izvršite podjelu da biste pronašli ubrzanje objekta.

• Na primjer: sila od 10 Newtona djeluje u istom smjeru na objekt mase 2 kg. Koje je ubrzanje?
• a = F/m = 10/2 = 5 m/s²

Metoda 2 od 3: Izračunavanje prosječnog ubrzanja dvije brzine

Korak 1. Odredite jednadžbu za prosječno ubrzanje

Možete izračunati prosječno ubrzanje objekta u određenom vremenskom periodu na osnovu njegove brzine (brzine objekta u određenom smjeru), prije i poslije tog vremenskog raspona. Da biste ga izračunali, morate znati jednadžbu za izračunavanje ubrzanja: a = v / t gdje a predstavlja ubrzanje, v promjena brzine i t vrijeme potrebno za promjenu brzine objekta.

• Jedinica ubrzanja je metara u sekundi u sekundi, ili m/s².
• Ubrzanje je vektorska veličina, što znači da ima i veličinu i smjer. Veličina ubrzanja je ukupna količina, dok je njegov smjer određen smjerom u kojem se objekt kreće. Ako se objekt uspori, ubrzanje će biti negativno.

Korak 2. Shvatite varijable

V i t možete odrediti daljnjim proračunima: v = v_f - v_i i t = t_f - t_i sa v_f predstavlja konačnu brzinu, v_i početna brzina, t_f vrijeme završetka i t_i početno vreme.

• Budući da ubrzanje ima smjer, uvijek biste trebali smanjiti konačnu brzinu na početnu. Ako ga promijenite, smjer ubrzanja koji dobijete bit će pogrešan.
• Osim ako u problemu nije drugačije navedeno, početno vrijeme kretanja objekta obično je 0 sekundi.

Korak 3. Pomoću formule pronađite ubrzanje

Prvo zapišite svoju jednadžbu zajedno sa svim poznatim varijablama. Jednačina je a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i). Konačnu brzinu oduzmite početnoj brzini, a zatim rezultat podijelite s vremenskim rasponom. Rezultat je prosječno ubrzanje objekta u tom vremenskom rasponu.

• Ako je konačna brzina objekta manja od početne brzine, ubrzanje će biti negativno, što znači da objekt usporava.

• Primjer 1: brzina trkaćeg automobila stalno se povećava sa 18,5 m/s na 46,1 m/s za 2,47 sekundi. Koje je prosječno ubrzanje?

  • Napišite jednadžbu: a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  • Zapišite poznate varijable: v_f = 46, 1 m/s, v_i = 18,5 m/s, t_f = 2, 47 s, t_i = 0 s.
  • Riješite jednadžbu: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 metara/sekundi².

• Primjer 2: biciklist se zaustavlja na 22,4 m/s nakon 2,55 sekundi pritiskanja kočnice. Odredite usporavanje.

  • Napišite jednadžbu: a = v / t = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  • Zapišite poznate varijable: v_f = 0 m/s, v_i = 22,4 m/s, t_f = 2,55 s, t_i = 0 s.
  • Riješite jednadžbu: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 metara/sekundi².

Metoda 3 od 3: Ponovno provjeravanje odgovora

Korak 1. Smjer ubrzanja

Koncept ubrzanja u fizici nije uvijek isti kao onaj koji se koristi u svakodnevnom životu. Svako ubrzanje ima smjer, obično označen pozitivnim simbolom ako ide prema gore ili udesno, ili negativnim ako ide prema dolje ili ulijevo. Još jednom provjerite ima li vaš odgovor smisla prema sljedećim uputama:

Pokret automobila	Promjena brzine automobila	Smjer ubrzanja
Pomaknite se udesno (+) pritisnite papučicu gasa	+ → ++ (brže)	pozitivno
Pomaknite desno (+) pritisnutu kočnicu	++ → + (manje pozitivno)	negativan
Pomaknite se ulijevo (-) pritisnite papučicu gasa	- → - (negativnije)	negativan
Pomaknite lijevo (-) pritisnutu kočnicu	- → - (manje negativno)	pozitivno
Kretanje konstantnom brzinom	ostaje isti	ubrzanje je nula

Korak 2. Smjer stila

Upamtite, sila uzrokuje samo ubrzanje "u smjeru sile". Neka pitanja mogu vas prevariti rezultatima koji nisu povezani s ubrzanjem.

• Primjer problema: brod igračka mase 10 kg kreće se ubrzanjem sjeverno od 2 m/s². Vjetar raznosi brod prema zapadu sa silom od 100 Newtona. Koje je ubrzanje broda koji ide na sjever nakon što ga je vjetar raznio?
• Odgovor: budući da je smjer sile okomit na kretanje objekta, nema utjecaja na objekte koji se kreću u tom smjeru. Brod će se nastaviti kretati prema sjeveru s ubrzanjem od 2 m/s².

Korak 3. Rezultirajući stil

Ako je sila koju objekt iskusi veća od jedne, izračunajte rezultirajuću silu iz svih njih prije izračunavanja ubrzanja. Slijedi primjer dvodimenzionalnog stilskog problema:

• Primjer problema: April vuče kontejner od 400 kg lijevo sa silom od 150 Newtona. Bob stoji na lijevoj strani kontejnera i gura snagom od 200 Newtona. Vjetar puše ulijevo sa silom od 10 Newtona. Koje je ubrzanje kontejnera?
• Odgovor: Gore navedena pitanja pružaju složene naznake da vas prevare. Nacrtajte dijagram i vidjet ćete silu od 150 Newtona desno, 200 Newtona lijevo i 10 Newtona lijevo. Ako je "lijevo" pozitivno, rezultirajuća sila na objekt je 150 + 200 - 10 = 340 Newtona. Ubrzanje objekta = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s².