Vsebina
Hitrost in pospeševanje sta dva osnovna pojma v mehaniki ali fiziki gibanja in sta povezana. Če merite hitrost predmeta med snemanjem časa in ga nato izmerite malo kasneje, tudi med zapisovanjem časa lahko najdete pospešek, kar je razlika v teh hitrostih, deljena s časovnim intervalom. To je osnovna ideja, čeprav boste morda pri nekaterih težavah hitrost izpeljali iz drugih podatkov.
Tu je še en način izračuna pospeška na podlagi Newtonovih zakonov. Po prvem zakonu telo ostane v enakomernem gibanju, razen če deluje na silo, drugi zakon pa izraža matematično razmerje med jakostjo sile (F) in pospešek (a) telo mase m izkušnje zaradi te sile. Razmerje je F = ma. Če poznate jakost sile, ki deluje na telo, in poznate telesno maso, lahko takoj izračunate pospešek, ki ga doživi.
Enačba povprečnega pospeška
Pomislite na avto na avtocesti. Če želite vedeti, kako hitro poteka in merilnik hitrosti ne deluje, na poti izberete dve točki, x1 in x2, in gledate na svojo uro, ko avto prečka vsako točko. Povprečna hitrost avtomobila je razdalja med obema točkama, deljena s časom, ki ga avtomobil potrebuje za vožnjo. Če je ura na uri ob x1 je t1, in čas ob x2 je t2, hitrosti avtomobilov (s) je:
s= ∆x ÷ ∆t = (x2 − x1) ÷ (t2 − t1).
Predpostavimo, da avtomobilski merilnik hitrosti deluje in v točkah beleži dve različni hitrosti x1 in x2. Ker so hitrosti različne, je moral avto pospeševati. Pospešek je opredeljen kot sprememba hitrosti v določenem časovnem intervalu. Lahko je negativna številka, kar bi pomenilo, da je avto upočasnil. Če trenutna hitrost, kot jo je zapisal merilnik hitrosti t1 je s1, in hitrost v času t2 je s2, pospešek (a) med točkami x1 in x2 je:
a = ∆s ÷ ∆t = (s2 − s1) ÷ (t2 − t1).
Ta enačba povprečnih pospeškov vam pove, da če merite hitrost v določenem času in jo ponovno izmerite v drugem času, je pospešek sprememba hitrosti, deljena s časovnim intervalom. Enote hitrosti v sistemu SI so metri / sekunde (m / s), enote pospeška pa metri / sekunde / sekunde (m / s / s), ki se običajno zapiše m / s2. V cesarskem sistemu so prednostne enote pospeška stopala / sekunda / sekunda ali ft / s2.
Primer: Letalo leti takoj po vzletu 100 milj na uro in doseže svojo križarilno višino 30 minut kasneje, ko leti 500 milj na uro. Kolikšen je bil povprečni pospešek, ko se je povzpel na svojo križarsko višino?
Lahko uporabimo zgornjo formulo pospeška. Razlika v hitrosti (∆s) je 400 mph, čas pa 30 minut, kar je 0,5 ure. Pospešek je torej
a = 400 mph / 0,5 h = 800 milj / uro2.
Newtons Second Law ponuja kalkulator za pospeševanje
Enačba, ki izraža Newtonov drugi zakon, F = ma, je eden najbolj uporabnih v fiziki in služi kot formula pospeška. Enota sile v sistemu SI je Newton (N), poimenovan po siru Isaacu. En Newton je sila, ki je potrebna za 1 kilogramsko maso pospeška 1 m / s2. V cesarskem sistemu je enota sile funt. Teža se meri tudi v kilogramih, zato se za razlikovanje mase od sile enote sile imenujejo funt-sila (lbf).
Newtonovo enačbo lahko preuredite tako, da jo pospešite tako, da obe strani delite z m. Dobiš:
a = F/m
Uporabite ta izraz kot kalkulator pospeška, ko poznate maso in velikost uporabljene sile.
Primer: Predmet z maso 8 kg. doživi silo 20 Newtonov. Kakšen povprečni pospešek doživite?
a = F/m = 20 N / 8 kg = 2,5 m / s2.
Primer: Avtomobil s težo 2000 kilogramov doživi silo od 1000 funtov. Kakšen je njen pospešek?
Teža ni enaka masi, zato da dobite maso avtomobilov, morate njeno težo razdeliti s pospeškom zaradi gravitacije, s 32 ft / s2. Odgovor je 62,5 polžev (polži so enota za maso v cesarskem sistemu). Zdaj lahko izračunate pospešek:
a = F/m = 1.000 lbf / 62.5 polži = 16 ft / s2.