אם אי פעם ראית מכונית אחרת שעוברת על פני המכונית שלך לאחר נורה אדומה, אז חווית את ההבדל בתאוצה ממקור ראשון. האצה היא הקצב שבו מהירות אובייקט משתנה תוך כדי תנועה. אתה יכול לחשב האצה, המתבטאת במטרים לשנייה לשנייה, בהתבסס על הזמן שלוקח לאובייקט לשנות את מהירותו, או על סמך הכוח המופעל על האובייקט.
שלב
שיטה 1 מתוך 3: חישוב האצה מכוח
שלב 1. להבין את חוק התנועה השני של ניוטון
חוק התנועה השני של ניוטון קובע שכאשר הכוח המופעל על אובייקט אינו מאוזן, האובייקט יואץ. האצה זו נקבעת על ידי הכוח שנוצר על האובייקט, כמו גם המסה של האובייקט עצמו. ניתן לחשב האצה אם הכוח המופעל על אובייקט והמסה של האובייקט ידועות.
- ניתן לתרגם את חוקי ניוטון למשוואות ונֶטוֹ = m x a, עם F.נֶטוֹ מבטא את הכוח שנוצר על האובייקט, מ מסה האובייקט, ואת ההאצה על האובייקט.
- השתמש ביחידות מטריות בעת שימוש במשוואה זו. השתמש בקילוגרם (ק"ג) כיחידת המסה, ניוטון (N) כיחידת הכוח, ובמטרים לשנייה בריבוע (m/s2) כדי להביע תאוצה.
שלב 2. קבע את מסת האובייקט
כדי לברר את המסה של אובייקט, אתה יכול לשקול אותו במאזן ולרשום את משקלו בגרמים. אם האובייקט שיש לך גדול מאוד, ייתכן שתזדקק לאזכור כדי לברר את המסה שלו. משקלם של אובייקטים גדולים בדרך כלל הוא קילוגרמים (ק ג).
עליך להמיר את יחידות המסה לקילוגרם כדי להמשיך בחישובים עם משוואה זו. אם מסת החפץ שלך מבוטאת בגרמים, אתה רק צריך לחלק ערך זה ב -1000 כדי להמיר אותו לקילוגרם
שלב 3. חשב את הכוח שנוצר על האובייקט
הכוח שנוצר הוא כוח לא מאוזן. אם ישנם שני כוחות הפוכים זה לזה, ואחד מהם גדול מהשני, התוצאה של שני הכוחות תהיה זהה לכיוון הכוח הגדול יותר. האצה מתרחשת כאשר אובייקט חווה כוח לא מאוזן, כך שמהירותו משתנה להתקרב לכוח שמושך או דוחף אותו.
- לדוגמה: נניח שאתה ואחותך משחקות משיכה. אתה מושך את החבל שמאלה בכוח של 5 ניוטון, בעוד שאחיך מושך את החבל בכיוון ההפוך בכוח של 7 ניוטון. הכוח שנוצר על המיתר הוא 2 ניוטון משמאל, כלפי אחיך.
- על מנת להבין את היחידות טוב יותר, הבינו כי 1 ניוטון (1 N) שווה ל -1 קילוגרם מטר/שנייה בריבוע (ק"ג-מ/ש2).
שלב 4. שנה את המשוואה F = ma כדי לפתור את בעיית האצה
אתה יכול לשנות את סדר הנוסחה לחישוב האצה, על ידי חלוקת שני צדי המשוואה במסה, כך שתקבל את המשוואה: a = F/m. כדי למצוא תאוצה, אתה רק צריך לחלק את הכוח במסה של האובייקט שחווה אותו.
- הכוח הוא ביחס ישר לתאוצה, כלומר ככל שהכוח שחפץ אובייקט גדול יותר, האצה תהיה גדולה עוד יותר.
- המסה היא ביחס הפוך לתאוצה, מה שאומר שככל שיש לאובייקט יותר מסה, כך תהיה לו פחות האצה.
שלב 5. השתמש בנוסחה כדי לפתור את בעיית האצה
האצה שווה לכוח שנוצר על עצם המחולק במסה שלו. לאחר שרשמת את המשתנים הידועים, בצע את החלוקה כדי למצוא את האצת האובייקט.
- לדוגמא: כוח של 10 ניוטון מופעל באותו כיוון על אובייקט במשקל 2 ק"ג. מה האצה?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
שיטה 2 מתוך 3: חישוב האצה הממוצעת של שתי מהירות
שלב 1. קבע את המשוואה לתאוצה הממוצעת
אתה יכול לחשב את האצה הממוצעת של אובייקט לאורך פרק זמן מסוים על סמך מהירותו (מהירות האובייקט בכיוון מסוים), לפני ואחרי פרק זמן זה. כדי לחשב את זה, אתה צריך לדעת את המשוואה לחישוב האצה: a = v / t כאשר a מייצג את ההאצה, v השינוי במהירות, t הזמן שנדרש לשינוי מהירות האובייקט.
- יחידת ההאצה היא מטרים לשנייה לשנייה, או m/s2.
- האצה היא כמות וקטורית, כלומר יש לה גודל וגם כיוון. גודל ההאצה הוא הכמות הכוללת, בעוד כיוונה נקבע לפי הכיוון בו האובייקט נע. אם האובייקט מאט, ההאצה תהיה שלילית.
שלב 2. הבנת המשתנים
אתה יכול לקבוע v ו- t על ידי חישובים נוספים: v = vו - vאני ו- t = tו - tאני עם vו מייצג את המהירות הסופית, vאני מהירות התחלתית, tו שעת הסיום, ואני זמן ראשוני.
- מכיוון שלתאוצה יש כיוון, עליך תמיד להפחית את המהירות הסופית למהירות ההתחלתית. אם אתה הופך אותו, כיוון התאוצה שתקבל יהיה שגוי.
- אלא אם צוין אחרת בבעיה, הזמן הראשוני שהאובייקט זז הוא בדרך כלל 0 שניות.
שלב 3. השתמש בנוסחה לאיתור התאוצה
ראשית, רשום את המשוואה שלך יחד עם כל המשתנים הידועים. המשוואה היא a = v / t = (vו - vאני)/(tו - tאני). הפחת את המהירות הסופית במהירות הראשונית ולאחר מכן חלק את התוצאה לפי טווח הזמן. התוצאה היא האצה הממוצעת של האובייקט לאורך פרק זמן זה.
- אם מהירותו הסופית של האובייקט קטנה ממהירותו הראשונית, ההאצה תהיה שלילית, כלומר האובייקט מאט.
-
דוגמה 1: מהירות מכונית מירוץ עולה כל הזמן מ -18.5 מ '/ש' ל -46.1 מ '/ש' תוך 2.47 שניות. מהי האצה הממוצעת?
- כתוב את המשוואה: a = v / t = (vו - vאני)/(tו - tאני)
- רשום את המשתנים הידועים: vו = 46, 1 m/s, vאני = 18.5 m/s, tו = 2, 47 שניות, tאני = 0 שניות.
- פתור את המשוואה: a = (46, 1 - 18, 5)/2, 47 = 11, 17 מטר/שנייה2.
-
דוגמה 2: רוכב אופניים עוצר במהירות של 22.4 מ '/ש לאחר 2.55 שניות של לחיצה על הבלם. קבעו את ההאטה.
- כתוב את המשוואה: a = v / t = (vו - vאני)/(tו - tאני)
- רשום את המשתנים הידועים: vו = 0 m/s, vאני = 22.4 m/s, tו = 2.55 שניות, tאני = 0 שניות.
- פתור את המשוואה: a = (0 -22, 4)/2, 55 = -8, 78 מטר/שנייה2.
שיטה 3 מתוך 3: בדיקת התשובות מחדש
שלב 1. כיוון האצה
רעיון ההאצה בפיזיקה אינו תמיד זהה לזו המשמשת בחיי היומיום. לכל תאוצה יש כיוון, המסומן בדרך כלל על ידי סמל חיובי אם הוא עולה או ימינה, או שלילי אם הוא פונה כלפי מטה או שמאלה. בדוק שוב אם התשובה שלך הגיונית בהתבסס על ההוראות הבאות:
| תנועת מכוניות | שינוי מהירות הרכב | כיוון האצה |
|---|---|---|
| הזז ימינה (+) לחץ על דוושת הגז | + → ++ (מהר יותר) | חִיוּבִי |
| הזז ימינה (+) לחץ על הבלם | ++ → + (פחות חיובי) | שלילי |
| הזז שמאלה (-) לחץ על דוושת הגז | - → - (שלילי יותר) | שלילי |
| הזז שמאלה (-) לחץ על הבלם | - → - (פחות שלילי) | חִיוּבִי |
| נעים במהירות קבועה | נשאר אותו הדבר | התאוצה היא אפס |
שלב 2. כיוון סגנון
זכור, כוח גורם רק להאצה "בכיוון הכוח". כמה שאלות עשויות להערים עליך עם ציונים שאינם קשורים להאצה.
- בעיה לדוגמא: ספינת צעצוע במסה של 10 ק"ג נעה בהאצה צפונה של 2 מ '/שניות2. הרוח נושבת את הספינה מערבה בעוצמה של 100 ניוטון. מהי תאוצה של הספינה לכיוון צפון לאחר שנשבה על ידי הרוח?
- תשובה: מכיוון שכיוון הכוח בניצב לתנועת האובייקט, אין לו השפעה על עצמים הנעים בכיוון זה. הספינה תמשיך לנוע לכיוון צפון עם תאוצה של 2 מ '/ש'2.
שלב 3. סגנון המתקבל
אם הכוח שחווה אובייקט הוא יותר מאחד, חשבו את הכוח שנוצר מכולם לפני חישוב ההאצה. להלן דוגמה לבעיית סגנון דו ממדי:
- בעיה לדוגמה: אפריל מושכת מיכל של 400 ק"ג שמאלה בעוצמה של 150 ניוטון. בוב עומד בצד שמאל של המיכל ודוחף בכוח של 200 ניוטון. הרוח נושבת שמאלה בעוצמה של 10 ניוטון. מהי האצת המיכל?
- תשובה: השאלות למעלה מספקות רמזים מורכבים להערים עליך. צייר תרשים ותראה כוח של 150 ניוטון מימין, 200 ניוטון משמאל ו -10 ניוטון משמאל. אם "שמאל" הוא חיובי, הכוח שנוצר על האובייקט הוא 150 + 200 - 10 = 340 ניוטון. האצת אובייקט = F / m = 340 ניוטון / 400 ק"ג = 0.85 m / s2.
