3 วิธีในการคำนวณอัตราเร่ง

สารบัญ:

3 วิธีในการคำนวณอัตราเร่ง
3 วิธีในการคำนวณอัตราเร่ง

วีดีโอ: 3 วิธีในการคำนวณอัตราเร่ง

วีดีโอ: 3 วิธีในการคำนวณอัตราเร่ง
วีดีโอ: 10 วิธีเตรียมตัวรับมือน้ำท่วม 2024, มีนาคม
Anonim

หากคุณเคยเห็นรถคันอื่นแล่นผ่านรถของคุณหลังจากติดไฟแดง แสดงว่าคุณสัมผัสได้ถึงความแตกต่างของการเร่งความเร็วโดยตรงแล้ว ความเร่งคืออัตราที่ความเร็วของวัตถุเปลี่ยนแปลงขณะเคลื่อนที่ คุณสามารถคำนวณความเร่งที่แสดงเป็นเมตรต่อวินาทีต่อวินาที ตามเวลาที่วัตถุเปลี่ยนความเร็ว หรือขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำต่อวัตถุ

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 3: การคำนวณความเร่งจากแรง

728025 4 1
728025 4 1

ขั้นตอนที่ 1. ทำความเข้าใจกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันกล่าวว่าเมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุไม่สมดุล วัตถุนั้นจะเร่งความเร็ว ความเร่งนี้ถูกกำหนดโดยแรงลัพท์บนวัตถุ เช่นเดียวกับมวลของวัตถุเอง สามารถคำนวณความเร่งได้หากทราบแรงที่กระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุนั้นทราบ

  • กฎของนิวตันสามารถแปลเป็นสมการได้ NSสุทธิ = ม x เป็, กับ Fสุทธิ แสดงแรงลัพธ์บนวัตถุ m มวลของวัตถุ และความเร่งบนวัตถุ
  • ใช้หน่วยเมตริกเมื่อใช้สมการนี้ ใช้กิโลกรัม (kg) เป็นหน่วยมวล นิวตัน (N) เป็นหน่วยของแรง และเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง (m/s)2) เพื่อแสดงอัตราเร่ง
728025 5 1
728025 5 1

ขั้นตอนที่ 2 กำหนดมวลของวัตถุ

หากต้องการทราบมวลของวัตถุ คุณสามารถชั่งน้ำหนักวัตถุนั้นด้วยเครื่องชั่งแล้วบันทึกน้ำหนักเป็นกรัม หากวัตถุที่คุณมีมีขนาดใหญ่มาก คุณอาจต้องอ้างอิงเพื่อหามวลของมัน วัตถุขนาดใหญ่มักมีน้ำหนักเป็นกิโลกรัม (กก.)

คุณต้องแปลงหน่วยมวลเป็นกิโลกรัมเพื่อดำเนินการคำนวณต่อด้วยสมการนี้ หากมวลของวัตถุของคุณแสดงเป็นกรัม คุณจะต้องหารค่านั้นด้วย 1,000 เพื่อแปลงเป็นกิโลกรัม

728025 6 1
728025 6 1

ขั้นตอนที่ 3 คำนวณแรงลัพท์บนวัตถุ

แรงลัพธ์เป็นแรงที่ไม่สมดุล หากมีแรงสองอย่างที่อยู่ตรงข้ามกัน และหนึ่งในนั้นมีค่ามากกว่าอีกแรงหนึ่ง แรงลัพธ์ของแรงทั้งสองจะเหมือนกันกับทิศทางของแรงที่มากกว่า ความเร่งเกิดขึ้นเมื่อวัตถุสัมผัสกับแรงที่ไม่สมดุล ดังนั้นความเร็วของวัตถุจึงเปลี่ยนไปเข้าใกล้แรงที่ดึงหรือผลัก

  • ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณและน้องสาวกำลังเล่นชักเย่อ คุณดึงเชือกไปทางซ้ายด้วยแรง 5 นิวตัน ในขณะที่พี่ชายของคุณดึงเชือกไปในทิศทางตรงกันข้ามด้วยแรง 7 นิวตัน แรงลัพธ์บนเชือกคือ 2 นิวตันทางซ้าย เข้าหาพี่ชายของคุณ
  • เพื่อให้เข้าใจหน่วยได้ดียิ่งขึ้น ให้เข้าใจว่า 1 นิวตัน (1 N) เท่ากับ 1 กิโลกรัม-เมตร/วินาทีกำลังสอง (kg-m/s2).
728025 7 1
728025 7 1

ขั้นตอนที่ 4 เปลี่ยนสมการ F = ma เพื่อแก้ปัญหาความเร่ง

คุณสามารถเปลี่ยนลำดับของสูตรเพื่อคำนวณความเร่งได้ โดยการหารทั้งสองข้างของสมการด้วยมวล คุณจะได้สมการ: a = F/m ในการหาความเร่ง คุณแค่ต้องหารแรงด้วยมวลของวัตถุที่สัมผัสมัน

  • แรงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร่ง ซึ่งหมายความว่า ยิ่งแรงกระทำกับวัตถุมากเท่าใด ความเร่งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
  • มวลเป็นสัดส่วนผกผันกับความเร่ง ซึ่งหมายความว่า ยิ่งวัตถุมีมวลมาก ความเร่งก็จะยิ่งน้อยลง
728025 8 1
728025 8 1

ขั้นตอนที่ 5. ใช้สูตรแก้ปัญหาความเร่ง

ความเร่งเท่ากับแรงลัพท์บนวัตถุหารด้วยมวลของมัน เมื่อคุณเขียนตัวแปรที่ทราบแล้ว ให้ทำการหารเพื่อหาความเร่งของวัตถุ

  • ตัวอย่างเช่น แรง 10 นิวตันถูกกระทำในทิศทางเดียวกันบนวัตถุมวล 2 กิโลกรัม ความเร่งคืออะไร?
  • a = F/m = 10/2 = 5 m/s2

วิธีที่ 2 จาก 3: การคำนวณความเร่งเฉลี่ยของสองความเร็ว

728025 1 1
728025 1 1

ขั้นตอนที่ 1 กำหนดสมการความเร่งเฉลี่ย

คุณสามารถคำนวณความเร่งเฉลี่ยของวัตถุในช่วงระยะเวลาหนึ่งโดยพิจารณาจากความเร็วของวัตถุนั้น (ความเร็วของวัตถุในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง) ก่อนและหลังช่วงเวลานั้น ในการคำนวณ คุณจำเป็นต้องรู้สมการการคำนวณความเร่ง: a = v / t โดยที่ a แทนความเร่ง v การเปลี่ยนแปลงความเร็ว และ t เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนความเร็วของวัตถุ

  • หน่วยความเร่งคือ เมตรต่อวินาทีต่อวินาที หรือ m/s2.
  • ความเร่งเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งหมายความว่ามีทั้งขนาดและทิศทาง ขนาดของความเร่งคือปริมาณทั้งหมด ในขณะที่ทิศทางถูกกำหนดโดยทิศทางที่วัตถุเคลื่อนที่ ถ้าวัตถุช้าลง ความเร่งจะเป็นลบ
728025 2 1
728025 2 1

ขั้นตอนที่ 2 ทำความเข้าใจกับตัวแปร

คุณสามารถกำหนด v และ t โดยการคำนวณเพิ่มเติม: v = vNS - วีผม และ t = tNS - NSผม กับ vNS แทนความเร็วสุดท้าย vผม ความเร็วเริ่มต้น tNS เวลาสิ้นสุด และ tผม เวลาเริ่มต้น

  • เนื่องจากความเร่งมีทิศทาง คุณจึงควรลดความเร็วสุดท้ายเป็นความเร็วเริ่มต้นเสมอ หากคุณย้อนกลับ ทิศทางของอัตราเร่งที่คุณได้รับจะผิด
  • เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่นในปัญหา เวลาเริ่มต้นที่วัตถุเคลื่อนที่มักจะเป็น 0 วินาที
728025 3 1
728025 3 1

ขั้นตอนที่ 3 ใช้สูตรเพื่อค้นหาความเร่ง

ขั้นแรก ให้เขียนสมการของคุณพร้อมกับตัวแปรที่ทราบทั้งหมด สมการคือ a = v / t = (vNS - วีผม)/(NSNS - NSผม). ลบความเร็วสุดท้ายด้วยความเร็วเริ่มต้น แล้วหารผลลัพธ์ด้วยช่วงเวลา ผลที่ได้คือความเร่งเฉลี่ยของวัตถุในช่วงเวลานั้น

  • ถ้าความเร็วสุดท้ายของวัตถุน้อยกว่าความเร็วเริ่มต้น ความเร่งจะเป็นลบ หมายความว่าวัตถุนั้นกำลังเคลื่อนที่ช้าลง
  • ตัวอย่างที่ 1: ความเร็วของรถแข่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจาก 18.5 m/s เป็น 46.1 m/s ใน 2.47 วินาที อัตราเร่งเฉลี่ยเท่าไร?

    • เขียนสมการ: a = v / t = (vNS - วีผม)/(NSNS - NSผม)
    • เขียนตัวแปรที่รู้จัก: vNS = 46, 1 m/s, vผม = 18.5 ม./วินาที, tNS = 2, 47 วินาที, tผม = 0 วิ
    • แก้สมการ: a = (46, 1 – 18, 5)/2, 47 = 11, 17 เมตร/วินาที2.
  • ตัวอย่างที่ 2: นักปั่นจักรยานหยุดที่ 22.4 ม./วินาที หลังจากกดเบรก 2.55 วินาที กำหนดความหน่วง.

    • เขียนสมการ: a = v / t = (vNS - วีผม)/(NSNS - NSผม)
    • เขียนตัวแปรที่รู้จัก: vNS = 0 m/s, vผม = 22.4 m/s, tNS = 2.55 วินาที, tผม = 0 วิ
    • แก้สมการ: a = (0 – 22, 4)/2, 55 = -8, 78 เมตร/วินาที2.

วิธีที่ 3 จาก 3: ตรวจสอบคำตอบอีกครั้ง

728025 9 1
728025 9 1

ขั้นตอนที่ 1. ทิศทางการเร่งความเร็ว

แนวคิดเรื่องการเร่งความเร็วในฟิสิกส์ไม่เหมือนกับที่ใช้ในชีวิตประจำวันเสมอไป ความเร่งแต่ละครั้งมีทิศทาง ซึ่งปกติจะระบุด้วยสัญลักษณ์บวกถ้ามันกำลังขึ้นหรือไปทางขวา หรือเป็นลบหากมันมุ่งหน้าลงหรือไปทางซ้าย ตรวจสอบอีกครั้งว่าคำตอบของคุณสมเหตุสมผลหรือไม่ตามคำแนะนำด้านล่าง:

    ขบวนการรถยนต์ รถความเร็วเปลี่ยน ทิศทางการเร่งความเร็ว
    เลื่อนไปทางขวา (+) กดคันเร่ง + → ++ (เร็วกว่า) เชิงบวก
    เลื่อนไปทางขวา (+) กดเบรก ++ → + (บวกน้อย) เชิงลบ
    เลื่อนไปทางซ้าย (-) กดคันเร่ง - → -- (เชิงลบมากขึ้น) เชิงลบ
    เลื่อนไปทางซ้าย (-) กดเบรก -- → - (ลบน้อยกว่า) เชิงบวก
    เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ยังคงเหมือนเดิม ความเร่งเป็นศูนย์
คำนวณอัตราเร่งขั้นตอนที่ 10
คำนวณอัตราเร่งขั้นตอนที่ 10

ขั้นตอนที่ 2 ทิศทางสไตล์

จำไว้ว่า แรงทำให้เกิดความเร่ง "ในทิศของแรง" เท่านั้น คำถามบางข้ออาจหลอกล่อคุณด้วยคะแนนที่ไม่เกี่ยวกับการเร่งความเร็ว

  • ตัวอย่างปัญหา: เรือของเล่นที่มีมวล 10 กก. กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่งไปทางเหนือ 2 m/s2. ลมพัดเรือไปทางทิศตะวันตกด้วยแรง 100 นิวตัน ความเร่งของเรือที่มุ่งหน้าไปทางเหนือหลังจากถูกลมพัดปลิวคืออะไร?
  • คำตอบ: เนื่องจากทิศทางของแรงตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ จึงไม่มีผลกับวัตถุที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางนั้น เรือจะเคลื่อนไปทางเหนือต่อไปด้วยอัตราเร่ง 2 m/s2.
คำนวณอัตราเร่งขั้นตอนที่ 11
คำนวณอัตราเร่งขั้นตอนที่ 11

ขั้นตอนที่ 3 รูปแบบผลลัพธ์

ถ้าแรงที่วัตถุสัมผัสมีมากกว่าหนึ่ง ให้คำนวณแรงผลลัพธ์จากแรงทั้งหมดก่อนคำนวณความเร่ง ต่อไปนี้คือตัวอย่างสำหรับปัญหาสไตล์สองมิติ:

  • ตัวอย่างปัญหา: เมษายนกำลังดึงภาชนะขนาด 400 กก. ไปทางซ้ายด้วยแรง 150 นิวตัน บ๊อบยืนอยู่ทางด้านซ้ายของภาชนะและดันด้วยแรง 200 นิวตัน ลมพัดไปทางซ้ายด้วยแรง 10 นิวตัน ความเร่งของภาชนะคืออะไร?
  • คำตอบ: คำถามข้างต้นให้เบาะแสที่ซับซ้อนเพื่อหลอกล่อคุณ วาดแผนภาพแล้วคุณจะเห็นแรง 150 นิวตันทางขวา 200 นิวตันทางซ้าย และ 10 นิวตันทางซ้าย ถ้า "ซ้าย" เป็นค่าบวก แรงลัพท์ของวัตถุคือ 150 + 200 - 10 = 340 นิวตัน ความเร่งของวัตถุ = F / m = 340 นิวตัน / 400 กก. = 0.85 m/s2.