Akselerasjon er et kjent ord. Ikke en ingeniør, det kommer oftest til syne i nyhetsartikler og saker. Akselerasjon av utvikling, samarbeid og andre sosiale prosesser. Den opprinnelige betydningen av dette ordet er forbundet med fysiske fenomener. Hvordan finne akselerasjonen til et karosseri i bevegelse, eller akselerasjon som en indikator på bilens kraft? Kan det ha andre betydninger?
Hva skjer mellom 0 og 100 (begrepsdefinisjon)
Indikator for kraften til bilen anses å være tidspunktet for dens akselerasjon fra null til hundrevis. Men hva skjer i mellom? Tenk på vår Lada Vesta med sine påståtte 11 sekunder.
En av formlene for hvordan finne akselerasjonen er skrevet som følger:
a=(V2 – V1) / t
I vårt tilfelle:
a – akselerasjon, m/s∙s
V1 – starthastighet, m/s;
V2 – slutthastighet, m/s;
t – tid.
La oss bringe dataene til SI-systemet, nemlig km/t vil vi beregne på nytt i m/s:
100 km/t=100 000 m /3600 s=27,28 m/s.
Nå kan du finne akselerasjonen til Kalina:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Hva betyr disse tallene? En akselerasjon på 2,53 meter per sekund per sekund indikerer at for hvert sekund øker bilens hastighet med 2,53 m/s.
Når du starter fra et sted (fra bunnen av):
- i det første sekundet vil bilen akselerere til en hastighet på 2,53 m/s;
- for den andre - opptil 5,06 m/s;
- ved slutten av det tredje sekundet vil hastigheten være 7,59 m/s osv.
Dermed kan vi oppsummere: akselerasjon er en økning i hastigheten til et punkt per tidsenhet.
Newtons andre lov, det er enkelt
Så, akselerasjonsverdien beregnes. Det er på tide å spørre hvor denne akselerasjonen kommer fra, hva er dens primære kilde. Det er bare ett svar - styrke. Det er kraften som hjulene skyver bilen fremover som får den til å akselerere. Og hvordan finne akselerasjonen hvis størrelsen på denne kraften er kjent? Forholdet mellom disse to mengdene og massen til et materiell punkt ble etablert av Isaac Newton (dette skjedde ikke den dagen da et eple f alt på hodet hans, da oppdaget han en annen fysisk lov).
Og denne loven er skrevet slik:
F=m ∙ a, hvor
F – kraft, N;
m – masse, kg;
a – akselerasjon, m/s∙s.
Med henvisning til produktet fra den russiske bilindustrien, kan du beregne kraften som hjulene skyver bilen fremover.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
eller 4010 / 9,8=409 kg∙s
Betyr dette at hvis du ikke slipper gasspedalen, vil bilen ta fart til den når lydhastigheten? Selvfølgelig ikke. Allerede når den når en hastighet på 70 km/t (19,44 m/s), når luftmotstanden 2000 N.
Hvordan finne akselerasjonen på tidspunktet da Ladaen "flyr" med en slik hastighet?
a=F / m=(Fwheels – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Som du kan se, lar formelen deg finne både akselerasjon, vel vitende om kraften som motorene virker på mekanismen (andre krefter: vind, vannstrøm, vekt osv.), og omvendt.
Hvorfor du trenger å vite akselerasjonen
Først av alt, for å beregne hastigheten til enhver materiell kropp på et tidspunkt av interesse, samt plasseringen.
Anta at vår "Lada Vesta" akselererer på Månen, hvor det ikke er frontal luftmotstand på grunn av dens fravær, så vil akselerasjonen på et tidspunkt være stabil. I dette tilfellet bestemmer vi hastigheten på bilen 5 sekunder etter starten.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
eller 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/t
V0 – startpunkthastighet.
Og hvor langt fra starten vil månebilen vår være i dette øyeblikk? For å gjøre dette er den enkleste måten å bruke den universelle formelen for å bestemme koordinatene:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – initialpunktkoordinat.
Dette er akkurat den distansen Vesta skal rekke å forlate startstreken på 5 sekunder.
Men faktisk, for å finne hastigheten og akselerasjonen til et punkt på et gitt tidspunkt, er det i realiteten nødvendig å ta hensyn til og beregne mange andre faktorer. Selvfølgelig, hvis Lada Vesta treffer månen, vil det ikke være snart, akselerasjonen, i tillegg til kraften til den nye injeksjonsmotoren, påvirkes ikke bare av luftmotstanden.
Ved forskjellige hastigheter på motoren gir den en annen innsats, dette tar ikke hensyn til nummeret på det innkoblede giret, vedheftskoeffisienten til hjulene til veien, helningen til akkurat denne veien, vindstyrke og mye mer.
Hvilke andre akselerasjoner finnes
Styrke kan gjøre mer enn bare å få kroppen til å bevege seg fremover i en rett linje. Jordens tyngdekraft gjør for eksempel til at månen hele tiden krummer sin flybane på en slik måte at den alltid sirkler rundt oss. Er det en kraft som virker på månen i dette tilfellet? Ja, dette er den samme kraften som ble oppdaget av Newton ved hjelp av et eple - tiltrekningskraften.
Og akselerasjonen den gir til vår naturlige satellitt kalles sentripetal. Hvordan finne akselerasjonen til månen når den kretser?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 hvor
ac – sentripetalakselerasjon, m/s∙s;
V er hastigheten til Månen i dens bane, m/s;
R – baneradius, m;
T– periode av månens revolusjon rundt jorden, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 002723331 m /s∙s
