Hvis du noen gang har sett en annen bil kjøre forbi bilen etter rødt lys, har du opplevd forskjellen i akselerasjon på egenhånd. Akselerasjon er hastigheten som et objekts hastighet endres når det beveger seg. Du kan beregne akselerasjon, uttrykt i meter per sekund per sekund, basert på tiden det tar et objekt å endre hastigheten, eller basert på kraften som utøves på objektet.
Steg
Metode 1 av 3: Beregning av akselerasjon fra kraft
Trinn 1. Forstå Newtons andre lov om bevegelse
Newtons andre bevegelseslov sier at når kraften som utøves på et objekt er i ubalanse, vil objektet akselerere. Denne akselerasjonen bestemmes av den resulterende kraften på objektet, så vel som massen til selve objektet. Akselerasjon kan beregnes hvis kraften som utøves på et objekt og gjenstandens masse er kjent.
- Newtons lover kan oversettes til ligninger Fnett = m x a, med Fnett Uttrykker den resulterende kraften på objektet, m massen til objektet og akselerasjonen på objektet.
- Bruk metriske enheter når du bruker denne ligningen. Bruk kilogram (kg) som masseenhet, Newton (N) som kraftenhet og meter per sekund i kvadrat (m/s2) for å uttrykke akselerasjon.
Trinn 2. Bestem massen av objektet
For å finne ut massen til et objekt, kan du veie det på en vekt og registrere vekten i gram. Hvis objektet du har er veldig stort, trenger du kanskje en referanse for å finne ut massen. Store gjenstander har vanligvis en vekt i kilo (kg).
Du må konvertere masseenhetene til kilo for å fortsette med beregninger med denne ligningen. Hvis massen til objektet ditt er uttrykt i gram, trenger du bare å dele den verdien med 1000 for å konvertere den til kilo
Trinn 3. Beregn den resulterende kraften på objektet
Den resulterende kraften er en ubalansert kraft. Hvis det er to krefter som er motsatt hverandre, og den ene er større enn den andre, vil resultatet av de to kreftene være det samme som retningen til den større kraften. Akselerasjon skjer når et objekt opplever en ubalansert kraft, slik at hastigheten endres for å nærme seg kraften som trekker eller skyver den.
- For eksempel: la oss si at du og søsteren din spiller i dragkamp. Du trekker tauet til venstre med en kraft på 5 Newton, mens broren din trekker tauet i motsatt retning med en kraft på 7 Newton. Den resulterende kraften på strengen er 2 Newton til venstre, mot broren din.
- For å forstå enhetene bedre må du forstå at 1 Newton (1 N) er lik 1 kilogram-meter/sekund i kvadrat (kg-m/s2).
Trinn 4. Endre ligningen F = ma for å løse akselerasjonsproblemet
Du kan endre rekkefølgen på formelen for å beregne akselerasjon, ved å dele begge sider av ligningen med massen, slik at du får ligningen: a = F/m. For å finne akselerasjon trenger du bare å dele kraften med massen til objektet som opplever den.
- Kraften er direkte proporsjonal med akselerasjonen, noe som betyr at jo større kraften et objekt opplever, vil akselerasjonen bli enda større.
- Masse er omvendt proporsjonal med akselerasjon, noe som betyr at jo mer masse et objekt har, desto mindre akselerasjon vil det ha.
Trinn 5. Bruk formelen for å løse akselerasjonsproblemet
Akselerasjon er lik den resulterende kraften på et objekt dividert med massen. Når du har skrevet ned de kjente variablene, gjør du divisjonen for å finne objektets akselerasjon.
- For eksempel: en kraft på 10 Newton utøves i samme retning på et objekt med en vekt på 2 kg. Hva er akselerasjonen?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Metode 2 av 3: Beregning av gjennomsnittlig akselerasjon for to hastigheter
Trinn 1. Bestem ligningen for gjennomsnittlig akselerasjon
Du kan beregne gjennomsnittlig akselerasjon av et objekt over en bestemt tidsperiode basert på hastigheten (objektets hastighet i en bestemt retning), før og etter det tidsrommet. For å beregne det må du kjenne ligningen for å beregne akselerasjon: a = v / t hvor a representerer akselerasjonen, v endringen i hastighet, og t tiden det tar å endre objektets hastighet.
- Akselerasjonsenheten er meter per sekund per sekund, eller m/s2.
- Akselerasjon er en vektormengde, noe som betyr at den har både størrelse og retning. Akselerasjonens størrelse er den totale mengden, mens retningen bestemmes av retningen objektet beveger seg i. Hvis objektet bremser, vil akselerasjonen være negativ.
Trinn 2. Forstå variablene
Du kan bestemme v og t ved ytterligere beregninger: v = vf - vJeg og t = tf - tJeg med vf representerer slutthastigheten, vJeg starthastighet, tf sluttid, og tJeg første gang.
- Siden akselerasjon har en retning, bør du alltid redusere slutthastigheten til initialhastigheten. Hvis du reverserer det, vil akselerasjonsretningen du får være feil.
- Med mindre annet er angitt i problemet, er den første tiden objektet beveger seg vanligvis 0 sekunder.
Trinn 3. Bruk formelen for å finne akselerasjonen
Skriv først ned ligningen din sammen med alle de kjente variablene. Ligningen er a = v / t = (vf - vJeg)/(tf - tJeg). Trekk den endelige hastigheten med starthastigheten, og divider deretter resultatet med tidsperioden. Resultatet er objektets gjennomsnittlige akselerasjon over dette tidsrommet.
- Hvis objektets slutthastighet er mindre enn den opprinnelige hastigheten, vil akselerasjonen være negativ, noe som betyr at objektet bremser.
-
Eksempel 1: hastigheten på en racerbil øker konstant fra 18,5 m/s til 46,1 m/s på 2,47 sekunder. Hva er gjennomsnittlig akselerasjon?
- Skriv ligningen: a = v / t = (vf - vJeg)/(tf - tJeg)
- Skriv ned de kjente variablene: vf = 46, 1 m/s, vJeg = 18,5 m/s, tf = 2, 47 s, tJeg = 0 s.
- Løs ligningen: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 meter/sekund2.
-
Eksempel 2: en syklist stopper ved 22,4 m/s etter 2,55 sekunder med å trykke på bremsen. Bestem retardasjonen.
- Skriv ligningen: a = v / t = (vf - vJeg)/(tf - tJeg)
- Skriv ned de kjente variablene: vf = 0 m/s, vJeg = 22,4 m/s, tf = 2,55 s, tJeg = 0 s.
- Løs ligningen: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 meter/sekund2.
Metode 3 av 3: Kontroller svarene på nytt
Trinn 1. Akselerasjonsretning
Begrepet akselerasjon i fysikk er ikke alltid det samme som det som brukes i hverdagen. Hver akselerasjon har en retning, vanligvis angitt med et positivt symbol hvis den går opp eller til høyre, eller negativ hvis den er på vei ned eller til venstre. Dobbeltsjekk om svaret ditt gir mening basert på instruksjonene nedenfor:
| Bilbevegelse | Endring av bilhastighet | Akselerasjonsretning |
|---|---|---|
| Flytt til høyre (+) og trykk på gasspedalen | + → ++ (raskere) | positiv |
| Flytt til høyre (+) trykk på bremsen | ++ → + (mindre positivt) | negativ |
| Flytt til venstre (-), trykk på gasspedalen | - → - (mer negativt) | negativ |
| Flytt til venstre (-) trykk på bremsen | - → - (mindre negativt) | positiv |
| Beveger seg med konstant hastighet | forblir det samme | akselerasjon er null |
Trinn 2. Stilretning
Husk at en kraft bare forårsaker en akselerasjon "i kraftens retning". Noen spørsmål kan lure deg med score som ikke er relatert til akselerasjon.
- Eksempelproblem: et leketøysskip med en masse på 10 kg beveger seg med en akselerasjon mot nord på 2 m/s2. Vinden blåser skipet vestover med en kraft på 100 Newton. Hva er akselerasjonen til skipet på vei nordover etter å ha blåst av vinden?
- Svar: Fordi kraftens retning er vinkelrett på objektets bevegelse, har den ingen effekt på objekter som beveger seg i den retningen. Skipet vil fortsette å bevege seg mot nord med en akselerasjon på 2 m/s2.
Trinn 3. Resulterende stil
Hvis kraften som et objekt opplever er mer enn én, beregner du den resulterende kraften fra dem alle før du beregner akselerasjonen. Følgende er et eksempel på et todimensjonalt stilproblem:
- Eksempelproblem: April trekker en beholder på 400 kg til venstre med en kraft på 150 Newton. Bob står på venstre side av beholderen og skyver med en kraft på 200 Newton. Vinden blåser til venstre med en kraft på 10 Newton. Hva er akselerasjonen til beholderen?
- Svar: spørsmålene ovenfor gir komplekse ledetråder for å lure deg. Tegn et diagram, og du vil se en kraft på 150 Newton til høyre, 200 Newton til venstre og 10 Newton til venstre. Hvis "venstre" er positiv, er den resulterende kraften på objektet 150 + 200 - 10 = 340 Newton. Akselerasjon av objekt = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
