Как да намерите ускорение и какво ускорение ще ви помогне да определите

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Ускорение е позната дума. Не е инженер, най-често се среща в новинарски статии и издания. Ускоряване на развитието, сътрудничеството и други социални процеси. Първоначалното значение на тази дума е свързано с физическите явления. Как да намерим ускорението на движещо се тяло или ускорението като индикатор за мощността на автомобила? Може ли да има други значения?

Какво се случва между 0 и 100 (определение на термина)

Индикатор за мощността на автомобила се счита за времето на неговото ускорение от нула до стотици. Но какво се случва между тях? Помислете за нашата Lada Vesta с нейните заявени 11 секунди.

Една от формулите за намиране на ускорението е написана, както следва:

a=(V₂ – V₁) / t

В нашия случай:

a – ускорение, m/s∙s

V1 – начална скорост, m/s;

V2 – крайна скорост, m/s;

t – време.

Нека донесем данните в системата SI, а именно km/h ще преизчислим в m/s:

100 km/h=100 000 m /3600 s=27,28 m/s.

Сега можете да намерите ускорението на Калина:

a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s

Какво означават тези числа? Ускорение от 2,53 метра в секунда в секунда показва, че за всяка секунда скоростта на автомобила се увеличава с 2,53 m/s.

Когато започвате от място (от нулата):

• през първата секунда колата ще ускори до скорост от 2,53 m/s;
• за втория - до 5,06 m/s;
• до края на третата секунда скоростта ще бъде 7,59 m/s и т.н.

По този начин можем да обобщим: ускорението е увеличаване на скоростта на точка за единица време.

Вторият закон на Нютон, това е лесно

И така, стойността на ускорението се изчислява. Време е да попитаме откъде идва това ускорение, какъв е неговият първоизточник. Има само един отговор – сила. Силата, с която колелата тласкат автомобила напред, е причината да се ускори. И как да намерим ускорението, ако величината на тази сила е известна? Връзката между тези две величини и масата на материална точка е установена от Исак Нютон (това не се случи в деня, когато ябълка падна на главата му, тогава той открива друг физически закон).

И този закон е написан така:

F=m ∙ a, където

F – сила, N;

m – маса, кг;

a – ускорение, m/s∙s.

Позовавайки се на продукта на руската автомобилна индустрия, можете да изчислите силата, с която колелата тласкат автомобила напред.

F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N

или 4010/9,8=409 кг∙s

Това означава ли, че ако не отпуснете педала за газ, колата ще набира скорост, докато достигне скоростта на звука? Разбира се, че не. Вече когато достигне скорост от 70 km/h (19,44 m/s), въздушното съпротивление достига 2000 N.

Как да намеря ускорението в момента, когато Ладата "лети" с такава скорост?

a=F / m=(F_колела – F_{съпротива}.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s

Както можете да видите, формулата ви позволява да намерите и двете ускорения, като знаете силата, с която двигателите действат върху механизма (други сили: вятър, воден поток, тегло и т.н.), и обратно.

Защо трябва да знаете ускорението

На първо място, за да се изчисли скоростта на всяко материално тяло в интересен момент, както и неговото местоположение.

Да предположим, че нашата "Лада Веста" ускорява на Луната, където няма челно въздушно съпротивление поради отсъствието му, тогава ускорението й на някакъв етап ще бъде стабилно. В този случай ние определяме скоростта на автомобила 5 секунди след старта.

V=V₀ + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s

или 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h

V₀ – начална скорост на точката.

И колко далеч от началото ще бъде нашата лунна кола в този момент? За да направите това, най-лесният начин е да използвате универсалната формула за определяне на координатите:

x=x₀ + V₀t + (при²) / 2

x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 5²) / 2=31,63 m

x₀ – инициалкоордината на точката.

Това е точно разстоянието, на което Vesta ще има време да напусне стартовата линия за 5 секунди.

Но всъщност, за да се намери скоростта и ускорението на дадена точка в даден момент от време, в действителност е необходимо да се вземат предвид и изчислени много други фактори. Разбира се, ако Lada Vesta удари луната, това няма да е скоро, нейното ускорение, освен мощността на новия инжекционен двигател, се влияе не само от въздушното съпротивление.

При различни скорости на двигателя, той дава различно усилие, това не се взема предвид броя на включената предавка, коефициента на сцепление на колелата с пътя, наклона на самия път, скорост на вятъра и много повече.

Какви други ускорения има

Силата може да направи повече от това просто да накара тялото да се движи напред по права линия. Например, силата на гравитацията на Земята кара Луната постоянно да извива пътя си на полета по такъв начин, че винаги да се върти около нас. Има ли сила, действаща върху Луната в този случай? Да, това е същата сила, която е открита от Нютон с помощта на ябълка - силата на привличане.

И ускорението, което дава на нашия естествен спътник, се нарича центростремително. Как да намеря ускорението на Луната, докато обикаля?

a_ц=V² / R=4π²R / T 2 ^където

a_c – центростремително ускорение, m/s∙s;

V е скоростта на Луната в нейната орбита, m/s;

R – радиус на орбитата, m;

T– период на въртене на Луната около Земята, s.

a_c=4 π² 384 399 000 / 2360591²=0, 0330272 m2 /s∙s