Kā atrast paātrinājumu un kāds paātrinājums palīdzēs noteikt

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 05:35

Paātrinājums ir pazīstams vārds. Nav inženieris, tas visbiežāk parādās ziņu rakstos un izdevumos. Attīstības, sadarbības un citu sociālo procesu paātrināšana. Šī vārda sākotnējā nozīme ir saistīta ar fiziskām parādībām. Kā atrast kustīgas virsbūves paātrinājumu jeb paātrinājumu kā auto jaudas rādītāju? Vai tam var būt citas nozīmes?

Kas notiek no 0 līdz 100 (termina definīcija)

Par automašīnas jaudas rādītāju tiek uzskatīts tās paātrinājuma laiks no nulles līdz simtiem. Bet kas notiek pa vidu? Apsveriet mūsu Lada Vesta ar 11 sekundēm.

Viena no formulām, kā atrast paātrinājumu, ir uzrakstīta šādi:

a=(V₂ – V₁) / t

Mūsu gadījumā:

a - paātrinājums, m/s∙s

V1 – sākotnējais ātrums, m/s;

V2 – gala ātrums, m/s;

t – laiks.

Ievedīsim datus SI sistēmā, proti, km/h mēs pārrēķināsim m/s:

100 km/h=100000 m/3600 s=27,28 m/s.

Tagad jūs varat atrast Kalina paātrinājumu:

a=(27, 28–0) / 11=2,53 m/s∙s

Ko šie skaitļi nozīmē? Paātrinājums 2,53 metri sekundē norāda, ka par katru sekundi automašīnas ātrums palielinās par 2,53 m/s.

Sākot no vietas (no nulles):

• pirmajā sekundē automašīna paātrinās līdz 2,53 m/s;
• otrajam - līdz 5,06 m/s;
• līdz trešās sekundes beigām ātrums būs 7,59 m/s utt.

Tādējādi mēs varam apkopot: paātrinājums ir punkta ātruma palielināšanās laika vienībā.

Ņūtona otrais likums, tas ir vienkārši

Tātad, tiek aprēķināta paātrinājuma vērtība. Ir pienācis laiks jautāt, no kurienes rodas šis paātrinājums, kāds ir tā primārais avots. Ir tikai viena atbilde – spēks. Tas ir spēks, ar kādu riteņi spiež automašīnu uz priekšu, kas izraisa tā paātrināšanos. Un kā atrast paātrinājumu, ja ir zināms šī spēka lielums? Sakarību starp šiem diviem lielumiem un materiālā punkta masu noteica Īzaks Ņūtons (tas nenotika dienā, kad viņam uzkrita uz galvas ābols, tad viņš atklāja citu fizisko likumu).

Un šis likums ir rakstīts šādi:

F=m ∙ a, kur

F – spēks, N;

m – masa, kg;

a – paātrinājums, m/s∙s.

Atsaucoties uz Krievijas autoindustrijas ražojumu, var aprēķināt spēku, ar kādu riteņi spiež automašīnu uz priekšu.

F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N

vai 4010/9,8=409 kg∙s

Vai tas nozīmē, ka, neatlaižot gāzes pedāli, automašīna uzņems ātrumu, līdz sasniegs skaņas ātrumu? Protams, nē. Jau sasniedzot ātrumu 70 km/h (19,44 m/s), gaisa pretestība sasniedz 2000 N.

Kā atrast paātrinājumu laikā, kad Lada "lido" ar tādu ātrumu?

a=F / m=(F_riteņi – F_pretoties.) / m=(4010–2000) / 1585=1, 27 m/s∙s

Kā redzat, formula ļauj atrast gan paātrinājumu, zinot spēku, ar kādu dzinēji iedarbojas uz mehānismu (citi spēki: vējš, ūdens plūsma, svars utt.), gan otrādi.

Kāpēc jums jāzina paātrinājums

Pirmkārt, lai aprēķinātu jebkura materiāla ķermeņa ātrumu interesējošā brīdī, kā arī tā atrašanās vietu.

Pieņemsim, ka mūsu "Lada Vesta" paātrinās uz Mēness, kur tās neesamības dēļ nav frontālās gaisa pretestības, tad tā paātrinājums kādā posmā būs stabils. Šajā gadījumā mēs nosakām automašīnas ātrumu 5 sekundes pēc starta.

V=V₀ + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s

vai 12,62 ∙ 3600/1000=45,54 km/h

V₀ – sākuma punkta ātrums.

Un cik tālu no sākuma šajā brīdī atradīsies mūsu Mēness automašīna? Lai to izdarītu, vienkāršākais veids ir izmantot universālo formulu koordinātu noteikšanai:

x=x₀ + V₀t + (pie²) / 2

x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 5²) / 2=31,63 m

x₀ - iniciālispunkta koordināte.

Šī ir tieši tā distance, kādā Vestai būs laiks iziet no starta līnijas pēc 5 sekundēm.

Bet patiesībā, lai atrastu punkta ātrumu un paātrinājumu noteiktā laika momentā, patiesībā ir jāņem vērā un jāaprēķina daudzi citi faktori. Protams, ja Lada Vesta trāpīs Mēnesim, tas nebūs drīz, tā paātrinājumu papildus jaunā iesmidzināšanas dzinēja jaudai ietekmē ne tikai gaisa pretestība.

Pie dažādiem motora ātrumiem tas rada atšķirīgu piepūli, neņemot vērā ieslēgtā pārnesuma skaitu, riteņu saķeres koeficientu ar ceļu, šī paša ceļa slīpumu, vēja ātrums un daudz kas cits.

Kādi vēl ir paātrinājumi

Spēks var darīt vairāk, nekā tikai likt ķermenim virzīties uz priekšu taisnā līnijā. Piemēram, Zemes gravitācijas spēks liek Mēnesim pastāvīgi izliekt savu lidojuma trajektoriju tā, ka tas vienmēr riņķo ap mums. Vai šajā gadījumā uz Mēnesi iedarbojas kāds spēks? Jā, tas ir tas pats spēks, ko ar ābola palīdzību atklāja Ņūtons – pievilkšanās spēks.

Un paātrinājumu, ko tas dod mūsu dabiskajam satelītam, sauc par centripetālu. Kā noteikt Mēness paātrinājumu, kad tas riņķo?

a_ц=V² / R=4π²R / T 2 ^kur

a_c – centripetālais paātrinājums, m/s∙s;

V ir Mēness ātrums orbītā, m/s;

R – orbītas rādiuss, m;

T– Mēness apgriezienu periods ap Zemi, s.

a_c=4 π² 384 399 000 / 2360591²=0, 0017 m23 /s∙s