Przyśpieszenie to tempo, w jakim prędkość zmiany. Ponieważ prędkość jest wielkością wektorową, przyspieszenie jest również wielkością wektorową. W rezultacie wymaga zarówno wielkości, jak i kierunku. W tym artykule przyjrzymy się, jak znaleźć wartość przyspieszenia.
Do obliczania wielkości i wyrażania ich w określonych jednostkach używamy wzorów i zależności. Ponieważ przyspieszenie definiuje się jako szybkość zmiany prędkości w czasie, jego jednostkę SI wyraża się jako (metry na sekundę do kwadratu). Na przyspieszenie wpływają różne czynniki, takie jak prędkość, czas, siła i tak dalej. Przeanalizujemy kilka różnych metod szacowania wielkości przyspieszenia. Czytaj dalej.
1. Jak znaleźć wielkość przyspieszenia Z definicji przyspieszenia:
Jak wszyscy wiemy, przyspieszenie odnosi się do szybkości, z jaką zmienia się prędkość. Jeżeli prędkość początkowa ciała wynosi vi, a prędkość końcowa vf, przyspieszenie można obliczyć dzieląc zmianę prędkości przez przedział czasu Δt:
(Tutaj wielkość wektora jest pokazana pogrubioną czcionką, a pionowe linie oznaczają wielkość wektora lub możemy powiedzieć wartość bezwzględną wektora, która jest zawsze dodatnia.)
Wykorzystując prędkość i czas, powyższe równanie można wykorzystać do określenia wielkości przyspieszenia.
2. Jak znaleźć wielkość przyspieszenia Z drugiego prawa Newtona:
Drugie prawo Newtona mówi, że siłę uzyskuje się przez pomnożenie przyspieszenia przez masę ciała. Jak więc obliczyć wielkość przyspieszenia?
Tak więc, zgodnie z drugim prawem Newtona, siła działająca na ciało jest proporcjonalna do jego przyspieszenia, natomiast masa jest odwrotnie proporcjonalna do przyspieszenia. Przełóżmy te stwierdzenia na wzór na wielkość przyspieszenia:
i
A zatem,
3. Jak znaleźć wielkość przyspieszenia ze składowych wektorowych przyspieszenia:
Jak wszyscy wiemy, przyspieszenie jest wielkością wektorową. Aby otrzymać tę wielkość, zsumuj składowe przyspieszenia. Można tu zastosować prostą zasadę dodawania wektorów. Jeśli w grę wchodzą dwie składowe wektora, możemy napisać:
W płaszczyźnie kartezjańskiej możemy wykorzystać współrzędne X i Y. Jak w tej sytuacji określić wielkość przyspieszenia? W kartezjańskim układzie współrzędnych komponenty X i Y są do siebie prostopadłe. Wielkość przyspieszenia można obliczyć przez podniesienie wartości do kwadratu, a następnie obliczenie pierwiastka kwadratowego z sumy.
W rezultacie równanie wygląda następująco:
Wielkość wzoru przyspieszenia w przestrzeni trójwymiarowej to:
4. Jak znaleźć wielkość przyspieszenia dośrodkowego:
Ze względu na ciągłą zmianę kierunku ruchu kołowego prędkość zmienia się, powodując przyspieszenie. Przyspieszenie zmierza w kierunku środka koła. Podniesienie do kwadratu prędkości ciała v i podzielenie jej przez odległość ciała od środka okręgu daje wielkość przyspieszenia dośrodkowego. Zatem przyspieszenie dośrodkowe:
5. Jak znaleźć wielkość przyspieszenia z równań ruchu:
Równania ruchu to zasadniczo równania, które wyjaśniają ruch dowolnego układu fizycznego i pokazują związek między przemieszczeniem obiektu, prędkością, przyspieszeniem i czasem.
Gdy wielkość przyspieszenia jest stała, równanie kinematyki ruchu w jednym wymiarze jest również wykorzystywane do obliczenia wielkości przyspieszenia.
Poniżej znajdują się równania ruchu:
Gdy przyspieszenie jest przedmiotem równania, otrzymujemy:
- (To to samo, co otrzymaliśmy z definicji przyspieszenia.)
W ten sposób możemy znaleźć wielkość przyspieszenia.
Rozwiązany Przykłady na znalezienie wielkości przyspieszenia:
Problem 1:
Samochód rusza z miejsca i osiąga prędkość 54 km/hw 3 sekundy. Znajdź jego przyspieszenie?
Rozwiązanie: Samochód rusza z miejsca. Zatem prędkość początkowa samochodu
Vi = 0 m/s
Vf = 54 km/h
= (54 – • 1000) / 3600
= 15 m/s
Δt = 3 s
A zatem, Przyśpieszenie : a = (Vf – Vi) / Δt
= (15 - 0) / 3
=
Problem 2:
Określ przyspieszenia, które powstają po przyłożeniu siły netto 12 N do obiektu 3 kg, a następnie do obiektu 6 kg.
Rozwiązanie: Przyłożona siła F = 12 N
Masy obiektu m1 = 3 kg
m2 = 6 kg
Przyspieszenie obiektu o masie 3 kg
a1 = F / m1
= 12 / 3
=
Przyspieszenie obiektu o masie 6 kg
a2 = F / m2
= 12 / 6
=
Ponieważ masa i przyspieszenie są odwrotnie proporcjonalne, możemy zaobserwować, że wraz ze wzrostem masy przyspieszenie maleje.
Problem 3:
Ciało porusza się wzdłuż osi x zgodnie z zależnością
, gdzie x jest w metrach, a t w sekundach. Znajdź przyspieszenie ciała, gdy t = 3 s.
Rozwiązanie: Tutaj:
t = 3s
Prędkość v = dX/dt
= d/dt ()
= -2 + 6t
Przyśpieszenie : a = dv/dt
= d/dt (-2 + 6t)
=
Jak widzimy, dla tego ruchu przyspieszenie nie jest zależne od czasu; przyspieszenie będzie stałe w całym ruchu, a wielkość przyspieszenia będzie .
Problem 4:
Oblicz przyspieszenie dośrodkowe punktu 7.50 cm od osi ultrawirówki wirującej przy obrotów na minutę.
Rozwiązanie: Tutaj otrzymujemy:
Odległość od środka r = 7.5 cm
= 0.0750 m
Prędkość kątowa
Teraz
= 589 m/s
A zatem, przyspieszenie dośrodkowe:
=
=
Przeczytaj także:
- Jak znaleźć stałe przyspieszenie z prędkością i czasem
- Jak znaleźć prędkość za pomocą przyspieszenia i masy
- Jak znaleźć amplitudę fali poprzecznej
- Jak znaleźć nachylenie wykresu czasu pozycji
- Jak znaleźć przyspieszenie kątowe koła
- Jak znaleźć przyspieszenie styczne
- Jak znaleźć stałe przyspieszenie kątowe
- Jak znaleźć prędkość w zależności od wysokości i odległości
- Jak znaleźć przyspieszenie przy stałej prędkości
- Jak znaleźć przyspieszenie za pomocą prędkości i odległości
Nazywam się Alpa Rajai. Ukończyłem studia magisterskie ze specjalizacji z fizyki. Jestem bardzo entuzjastycznie nastawiony do pisania o moim podejściu do nauki zaawansowanej. Zapewniam, że moje słowa i metody pomogą czytelnikom zrozumieć ich wątpliwości i rozjaśnić to, czego szukają. Oprócz fizyki jestem wyszkolonym tancerzem Kathak i czasami piszę swoje uczucia w formie poezji. Stale aktualizuję swoją wiedzę z fizyki i wszystko, co rozumiem, upraszczam i przekazuję prosto na temat, tak aby było jasne dla czytelników.