A gyorsulás ismerős szó. Nem mérnök, ez leggyakrabban a hírekben és lapszámokban jelenik meg. A fejlődés, együttműködés és egyéb társadalmi folyamatok felgyorsítása. E szó eredeti jelentése a fizikai jelenségekhez kapcsolódik. Hogyan lehet megtalálni a mozgó test gyorsulását, vagy a gyorsulást, mint az autó teljesítményének mutatóját? Lehet más jelentése is?
Mi történik 0 és 100 között (kifejezés meghatározása)
Az autó teljesítményének mutatója a nulláról százra gyorsulásának ideje. De mi történik közben? Tekintsük a Lada Vestánkat a maga 11 másodpercével.
A gyorsulás megtalálásának egyik képlete a következő:
a=(V2 – V1) / t
A mi esetünkben:
a – gyorsulás, m/s∙s
V1 – kezdeti sebesség, m/s;
V2 – végsebesség, m/s;
t – idő.
Vigyük az adatokat az SI rendszerbe, mégpedig a km/h-t m/s-ban fogjuk újraszámolni:
100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.
Most megtalálod a Kalina gyorsulását:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Mit jelentenek ezek a számok? A másodpercenkénti 2,53 méteres gyorsulás azt jelzi, hogy az autó sebessége másodpercenként 2,53 m/s-al nő.
A helyről indulva (a nulláról):
- az első másodpercben az autó 2,53 m/s sebességre gyorsul;
- a másodikhoz - 5,06 m/s-ig;
- a harmadik másodperc végére a sebesség 7,59 m/s, stb.
Így összefoglalhatjuk: a gyorsulás egy pont sebességének időegységenkénti növekedése.
Newton második törvénye, ez könnyű
Tehát a gyorsulási érték kiszámításra kerül. Ideje megkérdezni, honnan ered ez a gyorsulás, mi az elsődleges forrása. Csak egy válasz van - az erő. Az az erő, amellyel a kerekek előrenyomják az autót, gyorsítja azt. És hogyan lehet megtalálni a gyorsulást, ha ismerjük ennek az erőnek a nagyságát? A két mennyiség és egy anyagi pont tömege közötti kapcsolatot Isaac Newton állapította meg (ez nem azon a napon történt, amikor egy alma a fejére esett, akkor egy másik fizikai törvényt fedezett fel).
És ez a törvény így van megírva:
F=m ∙ a, ahol
F – erő, N;
m – tömeg, kg;
a – gyorsulás, m/s∙s.
Az orosz autóipar termékére hivatkozva kiszámíthatja, hogy a kerekek mekkora erővel tolják előre az autót.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
vagy 4010/9,8=409 kg∙s
Ez azt jelenti, hogy ha nem engedi el a gázpedált, az autó felveszi a sebességet, amíg el nem éri a hangsebességet? Természetesen nem. Már a 70 km/h (19,44 m/s) sebesség elérésekor a légellenállás eléri a 2000 N-t.
Hogyan lehet megtalálni a gyorsulást, amikor a Lada ilyen sebességgel "repül"?
a=F / m=(Fkerekek – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Amint láthatja, a képlet lehetővé teszi a gyorsulás meghatározását, ismerve azt az erőt, amellyel a motorok hatnak a mechanizmusra (más erők: szél, vízáramlás, súly stb.), és fordítva.
Miért kell ismerned a gyorsulást
Először is, hogy kiszámítsuk bármely anyagi test sebességét egy adott időpontban, valamint elhelyezkedését.
Tegyük fel, hogy a "Lada Vestánk" felgyorsul a Holdon, ahol ennek hiánya miatt nincs frontális légellenállás, akkor a gyorsulása egy bizonyos szakaszban stabil lesz. Ebben az esetben az indulás után 5 másodperccel határozzuk meg az autó sebességét.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
vagy 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – kezdeti pontsebesség.
És milyen messze lesz ebben a pillanatban a holdautónk a kezdettől? Ennek legegyszerűbb módja az univerzális képlet használata a koordináták meghatározásához:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – kezdőbetűpont koordinátája.
Pontosan ez a távolság, amelyen Vestának 5 másodpercen belül lesz ideje elhagyni a rajtvonalat.
De valójában egy pont sebességének és gyorsulásának meghatározásához egy adott időpontban a valóságban sok más tényezőt is figyelembe kell venni és ki kell számítani. Persze ha a Lada Vesta eltalálja a Holdat, az nem egyhamar, a gyorsulását az új befecskendezős motor teljesítménye mellett nem csak a légellenállás befolyásolja.
A motor különböző fordulatszámainál eltérő erőkifejtést ad, ez nem veszi figyelembe a bekapcsolt sebességfokozat számát, a kerekek tapadási együtthatóját az úttal, ennek az útnak a lejtését, szélsebesség és még sok más.
Milyen gyorsulások vannak még?
Az erő nem csak arra készteti a testet, hogy egyenes vonalban haladjon előre. Például a Föld gravitációs ereje arra készteti a Holdat, hogy folyamatosan úgy görbítse repülési útvonalát, hogy mindig körülöttünk keringjen. Ebben az esetben van-e erő hat a Holdra? Igen, ez ugyanaz az erő, amelyet Newton fedezett fel egy alma segítségével – a vonzás erejét.
És azt a gyorsulást, amelyet természetes műholdunknak ad, centripetálisnak nevezzük. Hogyan lehet megtalálni a Hold gyorsulását, miközben kering?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 ahol
ac – centripetális gyorsulás, m/s∙s;
V a Hold sebessége keringési pályáján, m/s;
R – pályasugár, m;
T – a Hold Föld körüli forradalmának időszaka, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 0017 m23 /s∙s
