Как определить величину ускорения: подробный анализ
Ускорение скорость, с которой скорость изменения. Поскольку скорость является векторной величиной, ускорение также является векторной величиной. В результате требуется не только направление, но и величина. Итак, в этой статье мы рассмотрим, как определить величину ускорения.
Мы используем формулы и соотношения для расчета величины. Мы можем представить величину в единицах. Поскольку ускорение определяется как изменение скорости во времени, единицей СИ для него является ㎨. На ускорение влияют различные факторы, такие как скорость, время, сила и т. Д. Мы рассмотрим несколько различных методов оценки величины ускорения. Давайте читать дальше.
1. Как найти величину ускорения из определения ускорения:
Как мы все знаем, ускорение относится к скорости изменения скорости. Если начальная скорость тела равна vi, а его конечная скорость равна vf, ускорение можно вычислить, разделив изменение скорости на временной интервал Δt: 
(Здесь величина вектора показана жирным шрифтом, а вертикальные линии обозначают величину вектора или, можно сказать, абсолютное значение вектора, которое всегда положительно.)
Используя скорость и время, приведенное выше уравнение можно использовать для определения величины ускорения.
2. Как определить величину ускорения Из второго закона Ньютона:
Второй закон Ньютона гласит, что сила получается умножением ускорения на массу тела. Итак, как можно определить величину ускорения?
Итак, согласно второму закону Ньютона, сила, действующая на тело, пропорциональна его ускорению, тогда как масса обратно пропорциональна ускорению. Переведем эти утверждения в формулу величины ускорения:
3. Как найти величину ускорения по компонентам вектора ускорения:
Как мы все знаем, ускорение — это векторная величина. Чтобы получить это количество, сложите компоненты ускорения. Здесь можно использовать простое правило сложения векторов. Если задействованы две компоненты вектора, мы можем написать:
В декартовой плоскости мы можем использовать координаты X и Y. Как в этих обстоятельствах определить величину ускорения? В декартовой системе координат компоненты X и Y перпендикулярны друг другу. Величину ускорения можно вычислить, возведя значения в квадрат и затем вычислив квадратный корень из суммы.
В результате уравнение выглядит следующим образом:
Формула величины ускорения в трехмерном пространстве:
4. Как найти величину центростремительного ускорения:
Из-за непрерывного изменения направления при круговом движении скорость изменяется, что приводит к ускорению. Ускорение направлено в направлении центра круга. Возведение в квадрат скорости тела v и деление ее на расстояние тела от центра круга дает величину центростремительного ускорения. Таким образом, центростремительное ускорение:
5. Как найти величину ускорения из уравнений движения:
Уравнения движения — это, по сути, уравнения, которые объясняют движение любой физической системы и демонстрируют взаимосвязь между перемещением объекта, скоростью, ускорением и временем.
Когда величина ускорения постоянна, кинематическое уравнение движения в одном измерении также используется для вычисления величины ускорения.
Ниже приведены уравнения движения:
Когда мы рассматриваем ускорение в уравнении, мы получаем следующее:
- (Это то же самое, что мы получили из определения ускорения.)
Вот как мы можем определить величину ускорения.
Решенные примеры определения величины ускорения:
1 задачи:
Автомобиль трогается с места и развивает скорость 54 км / ч за 3 секунды. Найти его ускорение?
Решение: Автомобиль заводится с отдыха. Таким образом, начальная скорость автомобиля
Таким образом, Ускорение : a = (Vf — Vi) / Δt
2 задачи:
Определите ускорения, возникающие при приложении чистой силы 12 Н к объекту массой 3 кг, а затем к объекту массой 6 кг.
Решение: Приложенная сила F = 12 Н
Масса объекта m1 = 3 кг
Ускорение объекта массой 3 кг
Ускорение объекта массой 6 кг
Поскольку масса и ускорение обратно пропорциональны, мы можем наблюдать, что по мере увеличения массы ускорение уменьшается.
3 задачи:
Тело движется по оси абсцисс в соответствии с соотношением
, где x в метрах, а t в секундах. Найти ускорение тела при t = 3 с.
Решение: Вот :
Скорость v = dX / dt
Ускорение : a = dv / dt
Как мы видим, для этого движения ускорение не зависит от времени; ускорение будет постоянным на протяжении всего движения, а величина ускорения будет .
4 задачи:
Рассчитайте центростремительное ускорение точки на расстоянии 7.50 см от оси ультрацентрифуги, вращающейся при число оборотов в минуту.
Решение: Здесь нам даны:
Расстояние от центра r = 7.5 см
Таким образом, центростремительное ускорение:
Последние выпуски в области передовой науки и исследований
Все формулы ускорения. Виды ускорения
Когда в физике изучают механическое движение, то внимание обращают на две главные величины — это скорость и ускорение. Знание их зависимости от времени позволяет определить координату тела в пространстве в любой момент. В данной статье приведем все формулы ускорения для разных его видов.
Общее понятие
Ускорение — это физическая величина. Она определяет, насколько быстро изменяется скорость. Как найти ускорение? Формула приведена ниже:
То есть величина a — это производная скорости по времени. Данное выражение позволяет рассчитать так называемое полное мгновенное ускорение, то есть характеризует величину в данный конкретный момент времени.
Вам будет интересно: Коллювий — это. Определение, виды, и описание с фото
На практике чаще всего бывает важно знать не мгновенное, а некоторое среднее ускорение, с которым тело двигалось в течение определенного времени. Рассчитать его можно по такой формуле:
Здесь v2 и v1 — мгновенные скорости в моменты времени t2 и t1 соответственно.
Криволинейное движение
Ускорение определяет величину изменения скорости. У последней варьируется не один параметр. Она может меняться как по направлению, так и по величине. Если тело движется по прямой линии, то вектор скорости сохраняет свое направление. Для такого перемещения полное ускорение определяется исключительно изменением модуля скорости. Его называют касательным или тангенциальным.
Если же тело перемещается по произвольной криволинейной траектории, то вектор скорости обязательно изменяется. Этот факт приводит к появлению нормальной компоненты ускорения. Рассмотрим подробнее. Раскрывая тему всех формул ускорения, приведем выражение для вычисления нормального ускорения:
Это равенство позволяет сделать два важных вывода:
Чтобы определить модуль полного ускорения, следует воспользоваться такой формулой:
Вектор a определяется как сумма векторов an и at, первый из них направлен перпендикулярно траектории к центру ее кривизны, а второй — по касательной к траектории в сторону изменения модуля скорости.
Свободное падение
Так называют вертикальное движение тела в гравитационном поле планеты, осуществляемое под действием силы тяжести. Как правило, соответствующее ускорение обозначают буквой g. Например, для Земли оно составляет 9,81 м/с2. Приведем все формулы для ускорения g:
Первое из приведенных выражений позволяет определить ускорение g, если известны масса планеты M и ее радиус R. G — это гравитационная постоянная. Эта формула следует из закона Всемирного тяготения Ньютона.
Второе выражение — это всем известное уравнение для силы тяжести F, которая действует на тело массой m.
Наконец, третья формула определяет ускорение через высоту падения h и время падения t тела без начальной скорости. Это выражение является одним из основных в кинематике прямолинейного движения.
Угловое ускорение
Этот вид также нельзя оставить без внимания. Приводя все формулы ускорения, стоит отметить, что угловую величину удобно использовать, когда система вращается вокруг некоторой оси. Она определяет быстроту изменения угловой скорости и выражается в радианах в квадратную секунду. Для определения этого вида ускорения применяют следующие формулы:
α = dω/dt = d2θ/dt2;
Первое равенство показывает, что для определения углового ускорения α следует найти производную от угловой скорости ω по времени либо вторую производную по времени от угла поворота θ.
Вторая строчка — это выражение, которое следует из уравнения моментов. Здесь M — момент силы, которая раскручивает систему, I — момент инерции, который играет роль массы тела во время линейного движения.
Механическое движение
О чем эта статья:
Механическое движение
Когда мы идем в школу или на работу, автобус подъезжает к остановке или сладкий корги гуляет с хозяином, мы имеем дело с механическим движением.
Механическим движением называется изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.
«Относительно других тел» — очень важные слова в этом определении. Для описания движения нам нужны:
- тело отсчета
- система координат
- часы
В совокупности эти три параметра образуют систему отсчета.
В механике есть такой раздел — кинематика. Он отвечает на вопрос, как движется тело. Дальше мы с помощью кинематики опишем разные виды механического движения. Не переключайтесь 😉
Прямолинейное равномерное движение
Движение по прямой, при котором тело проходит равные участки пути за равные промежутки времени называют прямолинейным равномерным. Это любое движение с постоянной скоростью.
Например, если у вас ограничение скорости на дороге 60 км/ч, и у вас нет никаких препятствий на пути — скорее всего, вы будете двигаться прямолинейно равномерно.
Мы можем охарактеризовать это движение следующими величинами.
Скалярные величины (определяются только значением)
- Время — в международной системе единиц СИ измеряется в секундах [с].
- Путь — длина траектории (линии, по которой движется тело). В случае прямолинейного равномерного движения — длина отрезка [м].
Векторные величины (определяются значением и направлением)
- Скорость — характеризует быстроту перемещения и направление движения материальной точки [м/с].
- Перемещение — вектор, проведенный из начальной точки пути в конечную [м].
Проецирование векторов
Векторное описание движения полезно, так как на одном чертеже всегда можно изобразить много разнообразных векторов и получить перед глазами наглядную «картину» движения.
Однако всякий раз использовать линейку и транспортир, чтобы производить действия с векторами, очень трудоёмко. Поэтому эти действия сводят к действиям с положительными и отрицательными числами — проекциями векторов.
Если вектор сонаправлен с осью, то его проекция равна длине вектора. А если вектор противоположно направлен оси — проекция численно равна длине вектора, но отрицательна. Если вектор перпендикулярен — его проекция равна нулю.
Скорость может определяться по вектору перемещения и пути, только это будут две разные характеристики.
Скорость — это векторная физическая величина, которая характеризует быстроту перемещения, а средняя путевая скорость — это отношение длины пути ко времени, за которое путь был пройден.
Скорость
— скорость [м/с]
— перемещение [м]
— время [с]
Средняя путевая скорость
V ср.путевая = S/t
V ср.путевая — средняя путевая скорость [м/с]
S — путь [м]
t — время [с]
Задача
Найдите, с какой средней путевой скоростью должен двигаться автомобиль, если расстояние от Санкт-Петербурга до Великого Новгорода в 210 километров ему нужно пройти за 2,5 часа. Ответ дайте в км/ч.
Решение:
Возьмем формулу средней путевой скорости
V ср.путевая = S/t
Подставим значения:
V ср.путевая = 210/2,5 = 84 км/ч
Ответ: автомобиль будет двигаться со средней путевой скоростью равной 84 км/ч
Уроки физики в онлайн-школе Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Уравнение движения
Одной из основных задач механики является определение положения тела относительно других тел в данный момент времени. Для решения этой задачи помогает уравнение движения, то есть зависимость координаты тела от времени х = х(t).
Уравнение движения
x(t) — искомая координата в момент времени t [м]
x0 — начальная координата [м]
vx — скорость тела в данный момент времени [м/с]
t — момент времени [с]
Если положительное направление оси ОХ противоположно направлению движения тела, то проекция скорости тела на ось ОХ отрицательна, скорость меньше нуля (v