Ubrzanje je poznata riječ. Nije inženjer, najčešće se susreće u novinskim člancima i izdanjima. Ubrzanje razvoja, suradnje i drugih društvenih procesa. Izvorno značenje ove riječi povezano je s fizičkim pojavama. Kako pronaći ubrzanje tijela koje se kreće, odnosno ubrzanje kao pokazatelj snage automobila? Može li imati druga značenja?
Što se događa između 0 i 100 (definicija pojma)
Indikatorom snage automobila smatra se vrijeme njegovog ubrzanja od nule do stotine. Ali što se događa između? Uzmite u obzir našu Ladu Vestu s tvrdih 11 sekundi.
Jedna od formula za pronalaženje ubrzanja je napisana na sljedeći način:
a=(V2 – V1) / t
U našem slučaju:
a – ubrzanje, m/s∙s
V1 – početna brzina, m/s;
V2 – konačna brzina, m/s;
t – vrijeme.
Donesimo podatke u SI sustav, naime km/h ćemo preračunati u m/s:
100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.
Sada možete pronaći ubrzanje Kaline:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Što znače ovi brojevi? Ubrzanje od 2,53 metra u sekundi u sekundi pokazuje da se za svaku sekundu brzina automobila povećava za 2,53 m/s.
Kada počinjete s mjesta (od nule):
- u prvoj sekundi automobil će ubrzati do brzine od 2,53 m/s;
- za drugi - do 5,06 m/s;
- do kraja treće sekunde, brzina će biti 7,59 m/s, itd.
Dakle, možemo sažeti: ubrzanje je povećanje brzine točke po jedinici vremena.
Newtonov drugi zakon, lako je
Dakle, izračunava se vrijednost ubrzanja. Vrijeme je da se zapitamo odakle dolazi ovo ubrzanje, koji mu je primarni izvor. Postoji samo jedan odgovor – snaga. To je sila kojom kotači guraju automobil prema naprijed koji uzrokuje njegovo ubrzanje. I kako pronaći akceleraciju ako je poznata veličina ove sile? Odnos između ove dvije veličine i mase materijalne točke uspostavio je Isaac Newton (to se nije dogodilo onog dana kad mu je jabuka pala na glavu, tada je otkrio drugi fizikalni zakon).
A ovaj zakon je napisan ovako:
F=m ∙ a, gdje je
F – sila, N;
m – masa, kg;
a – ubrzanje, m/s∙s.
Pozivajući se na proizvod ruske automobilske industrije, možete izračunati silu kojom kotači guraju automobil naprijed.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
ili 4010/9,8=409 kg∙s
Znači li to da ako ne otpustite papučicu gasa, automobil će povećavati brzinu dok ne postigne brzinu zvuka? Naravno da ne. Već kada dostigne brzinu od 70 km/h (19,44 m/s), otpor zraka doseže 2000 N.
Kako pronaći ubrzanje u trenutku kada Lada "leti" takvom brzinom?
a=F / m=(Ftočkovi – Fotpor.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Kao što možete vidjeti, formula vam omogućuje da pronađete i ubrzanje, znajući silu kojom motori djeluju na mehanizam (ostale sile: vjetar, protok vode, težina, itd.), i obrnuto.
Zašto trebate znati ubrzanje
Prije svega, kako bi se izračunala brzina bilo kojeg materijalnog tijela u trenutku od interesa, kao i njegov položaj.
Pretpostavimo da naša "Lada Vesta" ubrzava na Mjesecu, gdje nema frontalnog otpora zraka zbog njegovog odsustva, tada će njeno ubrzanje u nekom stupnju biti stabilno. U ovom slučaju određujemo brzinu automobila 5 sekundi nakon starta.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
ili 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – brzina početne točke.
A koliko će daleko od početka naš lunarni automobil u ovom trenutku? Da biste to učinili, najlakši način je upotrijebiti univerzalnu formulu za određivanje koordinata:
x=x0 + V0t + (na2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – početnikoordinata točke.
To je točno udaljenost koju će Vesta imati vremena da napusti startnu liniju za 5 sekundi.
Ali zapravo, da bi se pronašla brzina i ubrzanje točke u određenom trenutku, u stvarnosti je potrebno uzeti u obzir i izračunati mnoge druge čimbenike. Naravno, ako Lada Vesta udari na Mjesec, to neće biti skoro, na njeno ubrzanje, osim snage novog motora s ubrizgavanjem, ne utječe samo otpor zraka.
Pri različitim brzinama motora daje drugačiji napor, to ne uzima u obzir broj uključenih stupnjeva prijenosa, koeficijent prianjanja kotača za cestu, nagib same ceste, brzina vjetra i još mnogo toga.
Koja su još ubrzanja
Snaga može učiniti više nego samo natjerati tijelo da se kreće naprijed u ravnoj liniji. Na primjer, sila gravitacije Zemlje uzrokuje da Mjesec neprestano zakrivljuje svoju putanju leta na takav način da uvijek kruži oko nas. Postoji li u ovom slučaju sila koja djeluje na mjesec? Da, to je ista sila koju je Newton otkrio uz pomoć jabuke - sila privlačenja.
A ubrzanje koje daje našem prirodnom satelitu naziva se centripetalno. Kako pronaći ubrzanje Mjeseca dok kruži?
ac=V2 / R=4π2R / T 2 gdje je
ac – centripetalno ubrzanje, m/s∙s;
V je brzina Mjeseca u njegovoj orbiti, m/s;
R – radijus orbite, m;
T– period Mjesečeve revolucije oko Zemlje, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 03302723 /s∙s
