Hvis du nogensinde har set en anden bil køre forbi din bil efter et rødt lys, så har du oplevet forskellen i acceleration på egen hånd. Acceleration er den hastighed, hvormed et objekts hastighed ændres, når det bevæger sig. Du kan beregne acceleration, udtrykt i meter pr. Sekund pr. Sekund, baseret på den tid, det tager et objekt at ændre hastigheden eller baseret på den kraft, der udøves på objektet.
Trin
Metode 1 af 3: Beregning af acceleration fra kraft
Trin 1. Forstå Newtons anden lov om bevægelse
Newtons anden lov om bevægelse siger, at når kraften, der udøves på et objekt, er i ubalance, vil objektet accelerere. Denne acceleration bestemmes af den resulterende kraft på objektet, såvel som selve objektets masse. Acceleration kan beregnes, hvis kraften, der udøves på et objekt, og objektets masse er kendt.
- Newtons love kan oversættes til ligninger Fnet = m x a, med Fnet Udtrykker den resulterende kraft på objektet, m massen af objektet og a accelerationen på objektet.
- Brug metriske enheder, når du bruger denne ligning. Brug kilogram (kg) som masseenhed, Newton (N) som kraftenhed og meter pr. Sekund i kvadrat (m/s2) for at udtrykke acceleration.
Trin 2. Bestem objektets masse
For at finde ud af massen af et objekt kan du veje det på en vægt og registrere dets vægt i gram. Hvis det objekt, du har, er meget stort, skal du muligvis bruge en reference for at finde ud af dets masse. Store genstande har normalt en vægt i kg (kg).
Du skal konvertere masseenhederne til kilogram for at fortsætte med beregninger med denne ligning. Hvis massen af dit objekt udtrykkes i gram, behøver du kun at dividere denne værdi med 1000 for at konvertere den til kilogram
Trin 3. Beregn den resulterende kraft på objektet
Den resulterende kraft er en ubalanceret kraft. Hvis der er to kræfter, der er modsat hinanden, og den ene er større end den anden, vil resultatet af de to kræfter være det samme som retningen af den større kraft. Acceleration opstår, når et objekt oplever en ubalanceret kraft, så dens hastighed ændres for at nærme sig den kraft, der trækker eller skubber den.
- For eksempel: lad os sige, at du og din søster spiller tovtrækning. Du trækker tovet til venstre med en kraft på 5 Newton, mens din bror trækker tovet i den modsatte retning med en kraft på 7 Newton. Den resulterende kraft på strengen er 2 Newton til venstre mod din bror.
- For at forstå enhederne bedre skal du forstå, at 1 Newton (1 N) er lig med 1 kilogram-meter/sekund i kvadrat (kg-m/s2).
Trin 4. Skift ligningen F = ma for at løse accelerationsproblemet
Du kan ændre formelens rækkefølge for at beregne acceleration ved at dividere begge sider af ligningen med massen, så du får ligningen: a = F/m. For at finde acceleration skal du blot dividere kraften med massen af objektet, der oplever den.
- Kraften er direkte proportional med accelerationen, hvilket betyder, at jo større kraften et objekt oplever, vil accelerationen være endnu større.
- Masse er omvendt proportional med acceleration, hvilket betyder, at jo mere masse et objekt har, jo mindre acceleration vil det have.
Trin 5. Brug formlen til at løse accelerationsproblemet
Acceleration er lig med den resulterende kraft på et objekt divideret med dets masse. Når du har skrevet de kendte variabler ned, skal du foretage opdelingen for at finde objektets acceleration.
- For eksempel: en kraft på 10 Newton udøves i samme retning på et objekt med en masse på 2 kg. Hvad er accelerationen?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Metode 2 af 3: Beregning af den gennemsnitlige acceleration af to hastigheder
Trin 1. Bestem ligningen for den gennemsnitlige acceleration
Du kan beregne den gennemsnitlige acceleration af et objekt over et bestemt tidsrum baseret på dets hastighed (objektets hastighed i en bestemt retning), før og efter dette tidsrum. For at beregne det skal du kende ligningen til beregning af acceleration: a = v / t hvor a repræsenterer accelerationen, v ændringen i hastighed og t den tid, det tager at ændre objektets hastighed.
- Accelerationsenheden er meter pr. Sekund i sekundet, eller m/s2.
- Acceleration er en vektormængde, hvilket betyder, at den har både størrelse og retning. Accelerationens størrelse er den samlede mængde, mens dens retning bestemmes af den retning, som objektet bevæger sig i. Hvis objektet bremses, vil accelerationen være negativ.
Trin 2. Forstå variablerne
Du kan bestemme v og t ved yderligere beregninger: v = vf - vjeg og t = tf - tjeg med vf repræsenterer sluthastigheden, vjeg starthastighed, tf sluttidspunkt, og tjeg indledende tid.
- Da acceleration har en retning, bør du altid reducere sluthastigheden til initialhastigheden. Hvis du vender det, vil den accelerationsretning, du får, være forkert.
- Medmindre andet er angivet i problemet, er den oprindelige tid, objektet bevæger sig, normalt 0 sekunder.
Trin 3. Brug formlen til at finde accelerationen
Skriv først din ligning sammen med alle de kendte variabler. Ligningen er a = v / t = (vf - vjeg)/(tf - tjeg). Træk sluthastigheden med starthastigheden, og divider derefter resultatet med tidsrummet. Resultatet er objektets gennemsnitlige acceleration over dette tidsrum.
- Hvis objektets sluthastighed er mindre end dens oprindelige hastighed, vil accelerationen være negativ, hvilket betyder, at objektet bremser.
-
Eksempel 1: hastigheden på en racerbil stiger konstant fra 18,5 m/s til 46,1 m/s på 2,47 sekunder. Hvad er den gennemsnitlige acceleration?
- Skriv ligningen: a = v / t = (vf - vjeg)/(tf - tjeg)
- Skriv de kendte variabler ned: 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 cyklist stopper ved 22,4 m/s efter 2,55 sekunders tryk på bremsen. Bestem decelerationen.
- Skriv ligningen: a = v / t = (vf - vjeg)/(tf - tjeg)
- Skriv de kendte variabler ned: 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 af 3: Kontrol af svarene igen
Trin 1. Retning af acceleration
Begrebet acceleration i fysik er ikke altid det samme som det, der bruges i hverdagen. Hver acceleration har en retning, normalt angivet med et positivt symbol, hvis den går op eller til højre eller negativ, hvis den er på vej ned eller til venstre. Dobbelttjek, om dit svar giver mening baseret på nedenstående instruktioner:
| Bilbevægelse | Ændring af bilens hastighed | Accelerationsretning |
|---|---|---|
| Flyt til højre (+) tryk på gaspedalen | + → ++ (hurtigere) | positiv |
| Flyt til højre (+) tryk på bremsen | ++ → + (mindre positiv) | negativ |
| Flyt til venstre (-), tryk på gaspedalen | - → - (mere negativt) | negativ |
| Flyt til venstre (-) tryk på bremsen | - → - (mindre negativ) | positiv |
| Bevæger sig med en konstant hastighed | forbliver det samme | acceleration er nul |
Trin 2. Stilretning
Husk, at en kraft kun forårsager en acceleration "i kraftens retning". Nogle spørgsmål kan narre dig med scoringer, der ikke er relateret til acceleration.
- Eksempelproblem: et legetøjsskib med en masse på 10 kg bevæger sig med en acceleration mod nord på 2 m/s2. Vinden blæser skibet mod vest med en kraft på 100 Newton. Hvad er accelerationen af skibet på vej mod nord efter at være blæst af vinden?
- Svar: Fordi kraftens retning er vinkelret på objektets bevægelse, har den ingen effekt på objekter, der bevæger sig i den retning. Skibet vil fortsætte med at bevæge sig mod nord med en acceleration på 2 m/s2.
Trin 3. Resulterende stil
Hvis kraften, der opleves af et objekt, er mere end én, skal du beregne den resulterende kraft ud fra dem alle, inden accelerationen beregnes. Følgende er et eksempel på et todimensionalt stilproblem:
- Eksempelproblem: April trækker en 400 kg container til venstre med en kraft på 150 Newton. Bob står på venstre side af beholderen og skubber med en kraft på 200 Newton. Vinden blæser til venstre med en kraft på 10 Newton. Hvad er beholderens acceleration?
- Svar: ovenstående spørgsmål giver komplekse spor til at narre dig. Tegn et diagram, og du vil se en kraft på 150 Newton til højre, 200 Newton til venstre og 10 Newton til venstre. Hvis "venstre" er positiv, er den resulterende kraft på objektet 150 + 200 - 10 = 340 Newton. Acceleration af objekt = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
