Acceleration er et velkendt ord. Ikke en ingeniør, det kommer oftest frem i nyhedsartikler og numre. Acceleration af udvikling, samarbejde og andre sociale processer. Den oprindelige betydning af dette ord er forbundet med fysiske fænomener. Hvordan finder man accelerationen af en krop i bevægelse eller acceleration som en indikator for bilens kraft? Kan det have andre betydninger?
Hvad sker der mellem 0 og 100 (begrebsdefinition)
Indikator for bilens kraft anses for at være tidspunktet for dens acceleration fra nul til hundreder. Men hvad sker der ind imellem? Overvej vores Lada Vesta med dens påståede 11 sekunder.
En af formlerne for, hvordan man finder accelerationen, er skrevet som følger:
a=(V2 – V1) / t
I vores tilfælde:
a – acceleration, m/s∙s
V1 – starthastighed, m/s;
V2 – sluthastighed, m/s;
t – tid.
Lad os bringe dataene til SI-systemet, nemlig km/t, vi genberegner i m/s:
100 km/t=100.000 m /3600 s=27,28 m/s.
Nu kan du finde accelerationen af Kalina:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Hvad betyder disse tal? En acceleration på 2,53 meter i sekundet i sekundet indikerer, at bilens hastighed for hvert sekund øges med 2,53 m/s.
Når du starter fra et sted (fra bunden):
- i det første sekund accelererer bilen til en hastighed på 2,53 m/s;
- for den anden - op til 5,06 m/s;
- ved udgangen af det tredje sekund vil hastigheden være 7,59 m/s osv.
Således kan vi opsummere: acceleration er en stigning i et punkts hastighed pr. tidsenhed.
Newtons anden lov, det er nemt
Så, accelerationsværdien beregnes. Det er tid til at spørge, hvor denne acceleration kommer fra, hvad er dens primære kilde. Der er kun ét svar - styrke. Det er den kraft, hvormed hjulene skubber bilen fremad, der får den til at accelerere. Og hvordan finder man accelerationen, hvis størrelsen af denne kraft er kendt? Forholdet mellem disse to størrelser og massen af et materielt punkt blev etableret af Isaac Newton (dette skete ikke den dag, hvor et æble faldt på hans hoved, så opdagede han en anden fysisk lov).
Og denne lov er skrevet således:
F=m ∙ a, hvor
F – kraft, N;
m – masse, kg;
a – acceleration, m/s∙s.
Med henvisning til produktet fra den russiske bilindustri kan du beregne den kraft, hvormed hjulene skubber bilen fremad.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
eller 4010/9,8=409 kg∙s
Betyder det, at hvis du ikke slipper gaspedalen, vil bilen tage fart, indtil den når lydens hastighed? Selvfølgelig ikke. Allerede når den når en hastighed på 70 km/t (19,44 m/s), når luftmodstanden 2000 N.
Hvordan finder man accelerationen på det tidspunkt, hvor Lada'en "flyver" med sådan en hastighed?
a=F/m=(Fwheels – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Som du kan se, giver formlen dig mulighed for at finde både acceleration, ved at kende den kraft, som motorerne virker på mekanismen med (andre kræfter: vind, vandstrøm, vægt osv.) og omvendt.
Hvorfor du har brug for at kende accelerationen
Først og fremmest for at beregne hastigheden af ethvert materiale på et tidspunkt af interesse, såvel som dets placering.
Antag, at vores "Lada Vesta" accelererer på Månen, hvor der ikke er frontal luftmodstand på grund af dens fravær, så vil dens acceleration på et tidspunkt være stabil. I dette tilfælde bestemmer vi bilens hastighed 5 sekunder efter starten.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
eller 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/t
V0 – startpunkthastighed.
Og hvor langt fra starten vil vores månebil være i dette øjeblik? For at gøre dette er den nemmeste måde at bruge den universelle formel til at bestemme koordinaterne:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – initialpunktkoordinat.
Dette er præcis den distance, som Vesta vil nå at forlade startlinjen på 5 sekunder.
Men faktisk, for at finde hastigheden og accelerationen af et punkt på et givet tidspunkt, er det i virkeligheden nødvendigt at tage højde for og beregne mange andre faktorer. Selvfølgelig, hvis Lada Vesta rammer månen, vil det ikke ske snart, dens acceleration, ud over kraften fra den nye indsprøjtningsmotor, påvirkes ikke kun af luftmodstanden.
Ved forskellige hastigheder af motoren giver den en anden indsats, dette tager ikke højde for antallet af det indkoblede gear, vedhæftningskoefficienten for hjulene til vejen, hældningen på netop denne vej, vindhastighed og meget mere.
Hvilke andre accelerationer er der
Styrke kan mere end blot at få kroppen til at bevæge sig fremad i en lige linje. Jordens tyngdekraft får for eksempel Månen til konstant at krumme sin flyvebane på en sådan måde, at den altid kredser omkring os. Er der en kraft, der virker på månen i dette tilfælde? Ja, det er den samme kraft, som blev opdaget af Newton ved hjælp af et æble - tiltrækningskraften.
Og den acceleration, det giver til vores naturlige satellit, kaldes centripetal. Hvordan finder man Månens acceleration, mens den kredser?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 hvor
ac – centripetalacceleration, m/s∙s;
V er Månens hastighed i dens kredsløb, m/s;
R – kredsløbsradius, m;
T– periode for Månens revolution omkring Jorden, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 002723331 m /s∙s
