Zrýchlenie je známe slovo. Nie je to inžinier, najčastejšie sa to vyskytuje v novinových článkoch a číslach. Urýchlenie rozvoja, spolupráce a iných spoločenských procesov. Pôvodný význam tohto slova je spojený s fyzikálnymi javmi. Ako zistiť zrýchlenie pohybujúceho sa tela alebo zrýchlenie ako ukazovateľ výkonu auta? Môže to mať iný význam?
Čo sa stane medzi 0 a 100 (definícia pojmu)
Za ukazovateľ výkonu auta sa považuje čas jeho zrýchlenia z nuly na stovky. Ale čo sa stane medzi tým? Zvážte našu Lada Vesta s nárokovanými 11 sekundami.
Jeden zo vzorcov, ako nájsť zrýchlenie, je napísaný takto:
a=(V2 – V1) / t
V našom prípade:
a – zrýchlenie, m/s∙s
V1 – počiatočná rýchlosť, m/s;
V2 – konečná rýchlosť, m/s;
t – čas.
Prenesme údaje do sústavy SI, konkrétne km/h prepočítame v m/s:
100 km/h=100 000 m /3600 s=27,28 m/s.
Teraz môžete nájsť zrýchlenie Kaliny:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Čo znamenajú tieto čísla? Zrýchlenie 2,53 metra za sekundu za sekundu znamená, že každú sekundu sa rýchlosť auta zvýši o 2,53 m/s.
Keď začínate od miesta (od nuly):
- v prvej sekunde auto zrýchli na rýchlosť 2,53 m/s;
- za sekundu – až 5,06 m/s;
- do konca tretej sekundy bude rýchlosť 7,59 m/s atď.
Môžeme teda zhrnúť: zrýchlenie je zvýšenie rýchlosti bodu za jednotku času.
Newtonov druhý zákon, je to jednoduché
Vypočíta sa teda hodnota zrýchlenia. Je čas sa opýtať, odkiaľ toto zrýchlenie pochádza, aký je jeho primárny zdroj. Existuje len jedna odpoveď - sila. Práve sila, ktorou kolesá tlačia auto dopredu, spôsobuje jeho zrýchlenie. A ako zistiť zrýchlenie, ak je známa veľkosť tejto sily? Vzťah medzi týmito dvoma veličinami a hmotnosťou hmotného bodu stanovil Isaac Newton (nestalo sa to v deň, keď mu jablko spadlo na hlavu, vtedy objavil ďalší fyzikálny zákon).
A tento zákon je napísaný takto:
F=m ∙ a, kde
F – sila, N;
m – hmotnosť, kg;
a – zrýchlenie, m/s∙s.
S odkazom na produkt ruského automobilového priemyslu môžete vypočítať silu, ktorou kolesá tlačia auto dopredu.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
alebo 4010 / 9,8=409 kg∙s
Znamená to, že ak neuvoľníte plynový pedál, auto bude naberať rýchlosť, kým nedosiahne rýchlosť zvuku? Samozrejme, že nie. Už keď dosiahne rýchlosť 70 km/h (19,44 m/s), odpor vzduchu dosiahne 2000 N.
Ako zistiť zrýchlenie v čase, keď Lada „letí“takou rýchlosťou?
a=F / m=(Fwheels – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Ako vidíte, vzorec vám umožňuje nájsť zrýchlenie, pričom poznáte silu, ktorou motory pôsobia na mechanizmus (iné sily: vietor, prúdenie vody, hmotnosť atď.), a naopak.
Prečo potrebujete poznať zrýchlenie
V prvom rade na výpočet rýchlosti akéhokoľvek hmotného telesa v určitom bode záujmu, ako aj jeho polohu.
Predpokladajme, že naša „Lada Vesta“zrýchľuje na Mesiaci, kde v dôsledku jej neprítomnosti neexistuje čelný odpor vzduchu, potom bude jej zrýchlenie v určitej fáze stabilné. V tomto prípade určíme rýchlosť auta 5 sekúnd po štarte.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
alebo 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – počiatočná bodová rýchlosť.
A ako ďaleko od štartu bude v tejto chvíli naše lunárne auto? Najjednoduchšie je na to použiť univerzálny vzorec na určenie súradníc:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – iniciálasúradnica bodu.
Toto je presne vzdialenosť, ktorú Vesta stihne opustiť štartovú čiaru za 5 sekúnd.
V skutočnosti však na nájdenie rýchlosti a zrýchlenia bodu v danom časovom bode je v skutočnosti potrebné vziať do úvahy a vypočítať mnoho ďalších faktorov. Samozrejme, ak Lada Vesta narazí na Mesiac, nebude to tak skoro, jej zrýchlenie okrem výkonu nového vstrekovacieho motora ovplyvňuje nielen odpor vzduchu.
Pri rôznych rýchlostiach motora vynakladá rôznu námahu, neberie sa do úvahy počet zaradených prevodových stupňov, koeficient adhézie kolies k vozovke, sklon tejto cesty, rýchlosť vetra a oveľa viac.
Aké ďalšie zrýchlenia existujú
Sila dokáže viac, než len prinútiť telo pohybovať sa dopredu v priamom smere. Napríklad gravitačná sila Zeme spôsobuje, že Mesiac neustále kriví svoju dráhu letu tak, že stále krúži okolo nás. Pôsobí v tomto prípade na Mesiac sila? Áno, toto je tá istá sila, ktorú objavil Newton s pomocou jablka – sila príťažlivosti.
A zrýchlenie, ktoré poskytuje nášmu prirodzenému satelitu, sa nazýva dostredivé. Ako zistiť zrýchlenie Mesiaca pri jeho obehu?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 kde
ac – dostredivé zrýchlenie, m/s∙s;
V je rýchlosť Mesiaca na jeho obežnej dráhe, m/s;
R – polomer obežnej dráhy, m;
T– obdobie obehu Mesiaca okolo Zeme, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 33127 m2 /s∙s
