Ak ste niekedy videli iné auto, ako sa rúti okolo vášho auta po červenej, potom ste rozdiel v akcelerácii zažili na vlastnej koži. Zrýchlenie je rýchlosť, ktorou sa mení rýchlosť objektu pri jeho pohybe. Zrýchlenie, vyjadrené v metroch za sekundu za sekundu, môžete vypočítať na základe času, ktorý potrebuje predmet na zmenu rýchlosti, alebo na základe sily pôsobiacej na predmet.
Krok
Metóda 1 z 3: Výpočet zrýchlenia zo sily
Krok 1. Pochopte druhý Newtonov pohybový zákon
Druhý Newtonov pohybový zákon uvádza, že keď je sila pôsobiaca na predmet nevyrovnaná, predmet sa zrýchli. Toto zrýchlenie je určené výslednou silou na predmet, ako aj hmotnosťou samotného predmetu. Zrýchlenie možno vypočítať, ak je známa sila pôsobiaca na predmet a hmotnosť predmetu.
- Newtonove zákony je možné preložiť do rovníc Fčistý = m x a, s F.čistý Vyjadruje výslednú silu na predmet, m hmotnosť predmetu a zrýchlenie na predmet.
- Pri použití tejto rovnice používajte metrické jednotky. Použite kilogram (kg) ako jednotku hmotnosti, Newton (N) ako jednotku sily a metre za sekundu na druhú (m/s)2) na vyjadrenie zrýchlenia.
Krok 2. Určte hmotnosť predmetu
Ak chcete zistiť hmotnosť predmetu, môžete ho odvážiť na váhe a zaznamenať jeho hmotnosť v gramoch. Ak je predmet, ktorý máte, veľmi veľký, možno budete potrebovať referenciu, aby ste zistili jeho hmotnosť. Veľké predmety majú spravidla hmotnosť v kilogramoch (kg).
Ak chcete pokračovať vo výpočtoch s touto rovnicou, musíte previesť jednotky hmotnosti na kilogramy. Ak je hmotnosť vášho predmetu vyjadrená v gramoch, stačí túto hodnotu rozdeliť na 1 000 a previesť ju na kilogramy
Krok 3. Vypočítajte výslednú silu na predmet
Výsledná sila je nevyvážená sila. Ak existujú dve sily, ktoré sú navzájom protiľahlé, a jedna z nich je väčšia ako druhá, výslednica týchto dvoch síl bude rovnaká ako smer väčšej sily. K zrýchleniu dochádza vtedy, keď predmet zažije nevyváženú silu, takže sa jeho rýchlosť zmení tak, aby sa priblížila k sile, ktorá ho ťahá alebo tlačí.
- Napríklad: povedzme, že vy a vaša sestra hráte preťahovanie lanom. Lano ťaháte doľava silou 5 newtonov, zatiaľ čo váš brat ťahá lano opačným smerom silou 7 newtonov. Výsledná sila na strunu je 2 newtony vľavo, smerom k vášmu bratovi.
- Aby ste lepšie porozumeli jednotkám, pochopte, že 1 Newton (1 N) sa rovná 1 kilogram-meter/sekundu na druhú (kg-m/s2).
Krok 4. Ak chcete vyriešiť problém so zrýchlením, zmeňte rovnicu F = ma
Poradie vzorca na výpočet zrýchlenia môžete zmeniť tak, že obe strany rovnice vydelíte hmotnosťou, takže dostanete rovnicu: a = F/m. Ak chcete nájsť zrýchlenie, stačí rozdeliť silu na hmotnosť predmetu, ktorý ju zažíva.
- Sila je priamo úmerná zrýchleniu, čo znamená, že čím väčšia je sila pôsobiaca na predmet, tým bude zrýchlenie ešte väčšie.
- Hmotnosť je nepriamo úmerná zrýchleniu, čo znamená, že čím väčšiu hmotu má predmet, tým menšie zrýchlenie bude mať.
Krok 5. Na vyriešenie problému so zrýchlením použite vzorec
Zrýchlenie sa rovná výslednej sile na predmet delenej jeho hmotnosťou. Keď ste si zapísali známe premenné, urobte rozdelenie a nájdite zrýchlenie objektu.
- Napríklad: sila 10 Newtonov pôsobí na predmet s hmotnosťou 2 kg v rovnakom smere. Aké je zrýchlenie?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Metóda 2 z 3: Výpočet priemerného zrýchlenia dvoch rýchlostí
Krok 1. Určte rovnicu priemerného zrýchlenia
Môžete vypočítať priemerné zrýchlenie objektu za určité časové obdobie na základe jeho rýchlosti (rýchlosť objektu v určitom smere), pred a po tomto časovom období. Na jeho výpočet potrebujete vedieť rovnicu na výpočet zrýchlenia: a = v / t kde a predstavuje zrýchlenie, v zmenu rýchlosti a t čas, ktorý je potrebný na zmenu rýchlosti objektu.
- Jednotkou zrýchlenia sú metre za sekundu za sekundu alebo m/s2.
- Zrýchlenie je vektorová veličina, čo znamená, že má veľkosť aj smer. Veľkosť zrýchlenia je celková hodnota, pričom jeho smer je určený smerom, v ktorom sa predmet pohybuje. Ak objekt spomalí, zrýchlenie bude negatívne.
Krok 2. Pochopte premenné
V a t môžete určiť ďalšími výpočtami: v = vf - vi a t = tf - ti s vf predstavuje konečnú rýchlosť, vi počiatočná rýchlosť, tf čas konca, a ti počiatočný čas.
- Pretože zrýchlenie má smer, vždy by ste mali konečnú rýchlosť znížiť na počiatočnú. Ak to otočíte, smer zrýchlenia, ktorý získate, bude nesprávny.
- Pokiaľ nie je v probléme uvedené inak, počiatočný čas pohybu objektu je zvyčajne 0 sekúnd.
Krok 3. Na nájdenie zrýchlenia použite vzorec
Najprv si zapíšte svoju rovnicu spolu so všetkými známymi premennými. Rovnica je a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti). Odpočítajte konečnú rýchlosť od počiatočnej rýchlosti a výsledok vydelte časovým rozpätím. Výsledkom je priemerné zrýchlenie objektu za dané časové obdobie.
- Ak je konečná rýchlosť objektu menšia ako jeho počiatočná rýchlosť, zrýchlenie bude záporné, čo znamená, že objekt spomaľuje.
-
Príklad 1: rýchlosť závodného auta sa neustále zvyšuje z 18,5 m/s na 46,1 m/s za 2,47 sekundy. Aké je priemerné zrýchlenie?
- Napíšte rovnicu: a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti)
- Zapíšte si známe premenné: vf = 46, 1 m/s, vi = 18,5 m/s, tf = 2, 47 s, ti = 0 s.
- Vyriešte rovnicu: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 metrov/s2.
-
Príklad 2: cyklista sa zastaví na 22,4 m/s po 2,55 sekundách stlačenia brzdy. Určte spomalenie.
- Napíšte rovnicu: a = v / t = (vf - vi)/(tf - ti)
- Zapíšte si známe premenné: vf = 0 m/s, vi = 22,4 m/s, tf = 2,55 s, ti = 0 s.
- Vyriešte rovnicu: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 metrov/sekundu2.
Metóda 3 z 3: Kontrola odpovedí
Krok 1. Smer zrýchlenia
Pojem zrýchlenia vo fyzike nie je vždy rovnaký ako v bežnom živote. Každé zrýchlenie má smer, zvyčajne označený kladným symbolom, ak ide hore alebo doprava, alebo záporné, ak smeruje nadol alebo doľava. Na základe nižšie uvedených pokynov dvakrát skontrolujte, či je vaša odpoveď zmysluplná:
| Pohyb auta | Zmena rýchlosti auta | Smer zrýchlenia |
|---|---|---|
| Prejdite doprava (+), stlačte plynový pedál | + → ++ (rýchlejšie) | pozitívne |
| Pohybujte vpravo (+), stlačte brzdu | ++ → + (menej pozitívne) | negatívne |
| Prejdite doľava (-), stlačte plynový pedál | - → - (negatívnejšie) | negatívne |
| Posuňte brzdu doľava (-) | - → - (menej negatívne) | pozitívne |
| Pohyb konštantnou rýchlosťou | zostáva rovnaký | zrýchlenie je nulové |
Krok 2. Smer štýlu
Pamätajte si, že sila spôsobuje iba zrýchlenie „v smere sily“. Niektoré otázky vás môžu oklamať skóre, ktoré nesúvisia so zrýchlením.
- Príklad problému: hračkárska loď s hmotnosťou 10 kg sa pohybuje so zrýchlením na sever 2 m/s2. Vietor fúka loď na západ silou 100 Newtonov. Aké je zrýchlenie lode smerujúcej na sever po tom, čo ju zavial vietor?
- Odpoveď: pretože smer sily je kolmý na pohyb predmetu, nemá žiadny vplyv na objekty pohybujúce sa týmto smerom. Loď sa bude aj naďalej pohybovať smerom na sever so zrýchlením 2 m/s2.
Krok 3. Výsledný štýl
Ak je sila pôsobiaca na predmet viac ako jedna, vypočítajte výslednú silu zo všetkých pred výpočtom zrýchlenia. Nasleduje príklad problému s dvojrozmerným štýlom:
- Príklad problému: April ťahá 400 kg kontajner vľavo silou 150 Newtonov. Bob stojí na ľavej strane kontajnera a tlačí silou 200 Newtonov. Vietor fúka doľava silou 10 newtonov. Aké je zrýchlenie kontajnera?
- Odpoveď: Vyššie uvedené otázky poskytujú komplexné indície, ako vás oklamať. Nakreslite diagram a uvidíte silu 150 Newtonov vpravo, 200 Newtonov vľavo a 10 Newtonov vľavo. Ak je „vľavo“kladný, výsledná sila na predmet je 150 + 200 - 10 = 340 Newtonov. Zrýchlenie objektu = F / m = 340 Newtonov / 400 kg = 0,85 m / s2.
