Η επιτάχυνση είναι μια γνωστή λέξη. Δεν είναι μηχανικός, συναντάται συχνότερα σε άρθρα ειδήσεων και τεύχη. Επιτάχυνση ανάπτυξης, συνεργασίας και άλλων κοινωνικών διαδικασιών. Η αρχική σημασία αυτής της λέξης συνδέεται με φυσικά φαινόμενα. Πώς να βρείτε την επιτάχυνση ενός κινούμενου αμαξώματος ή την επιτάχυνση ως ένδειξη της ισχύος του αυτοκινήτου; Μπορεί να έχει άλλες έννοιες;
Τι συμβαίνει μεταξύ 0 και 100 (ορισμός όρου)
Δείκτης της ισχύος του αυτοκινήτου θεωρείται ο χρόνος της επιτάχυνσής του από το μηδέν στις εκατοντάδες. Τι συμβαίνει όμως στο ενδιάμεσο; Σκεφτείτε το Lada Vesta μας με τα 11 δευτερόλεπτα που υποστήριξε.
Ένας από τους τύπους για τον τρόπο εύρεσης της επιτάχυνσης γράφεται ως εξής:
a=(V2 – V1) / t
Στην περίπτωσή μας:
a – επιτάχυνση, m/s∙s
V1 – αρχική ταχύτητα, m/s;
V2 – τελική ταχύτητα, m/s;
t – χρόνος.
Ας φέρουμε τα δεδομένα στο σύστημα SI, δηλαδή km/h θα υπολογίσουμε εκ νέου σε m/s:
100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.
Τώρα μπορείτε να βρείτε την επιτάχυνση του Kalina:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Τι σημαίνουν αυτοί οι αριθμοί; Η επιτάχυνση 2,53 μέτρων ανά δευτερόλεπτο δείχνει ότι για κάθε δευτερόλεπτο η ταχύτητα του αυτοκινήτου αυξάνεται κατά 2,53 m/s.
Όταν ξεκινάς από ένα μέρος (από την αρχή):
- στο πρώτο δευτερόλεπτο το αυτοκίνητο θα επιταχύνει σε ταχύτητα 2,53 m/s;
- για το δεύτερο - έως 5,06 m/s;
- στο τέλος του τρίτου δευτερολέπτου, η ταχύτητα θα είναι 7,59 m/s, κ.λπ.
Έτσι, μπορούμε να συνοψίσουμε: η επιτάχυνση είναι η αύξηση της ταχύτητας ενός σημείου ανά μονάδα χρόνου.
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, είναι εύκολο
Έτσι, υπολογίζεται η τιμή της επιτάχυνσης. Ήρθε η ώρα να αναρωτηθούμε από πού προέρχεται αυτή η επιτάχυνση, ποια είναι η κύρια πηγή της. Υπάρχει μόνο μία απάντηση - δύναμη. Είναι η δύναμη με την οποία οι τροχοί σπρώχνουν το αυτοκίνητο προς τα εμπρός που το κάνει να επιταχύνει. Και πώς να βρείτε την επιτάχυνση εάν είναι γνωστό το μέγεθος αυτής της δύναμης; Η σχέση μεταξύ αυτών των δύο ποσοτήτων και της μάζας ενός υλικού σημείου καθορίστηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα (αυτό δεν συνέβη την ημέρα που έπεσε ένα μήλο στο κεφάλι του, τότε ανακάλυψε έναν άλλο φυσικό νόμο).
Και αυτός ο νόμος είναι γραμμένος ως εξής:
F=m ∙ a, όπου
F – δύναμη, N;
m – μάζα, kg;
a – επιτάχυνση, m/s∙s.
Αναφερόμενοι στο προϊόν της ρωσικής αυτοκινητοβιομηχανίας, μπορείτε να υπολογίσετε τη δύναμη με την οποία οι τροχοί σπρώχνουν το αυτοκίνητο προς τα εμπρός.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
ή 4010 / 9,8=409 kg∙s
Αυτό σημαίνει ότι αν δεν αφήσετε το πεντάλ γκαζιού, το αυτοκίνητο θα ανεβάσει ταχύτητα μέχρι να φτάσει την ταχύτητα του ήχου; Φυσικά και όχι. Ήδη όταν φτάσει σε ταχύτητα 70 km/h (19,44 m/s), η αντίσταση του αέρα φτάνει τα 2000 N.
Πώς να βρείτε την επιτάχυνση τη στιγμή που το Lada "πετά" με τέτοια ταχύτητα;
a=F / m=(Fwheels – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Όπως μπορείτε να δείτε, ο τύπος σας επιτρέπει να βρείτε και την επιτάχυνση, γνωρίζοντας τη δύναμη με την οποία οι κινητήρες ενεργούν στον μηχανισμό (άλλες δυνάμεις: άνεμος, ροή νερού, βάρος κ.λπ.) και αντίστροφα.
Γιατί πρέπει να γνωρίζετε την επιτάχυνση
Πρώτα απ' όλα, για να υπολογίσουμε την ταχύτητα οποιουδήποτε υλικού σώματος σε ένα σημείο ενδιαφέροντος, καθώς και τη θέση του.
Ας υποθέσουμε ότι το "Lada Vesta" μας επιταχύνει στη Σελήνη, όπου δεν υπάρχει μετωπική αντίσταση αέρα λόγω της απουσίας του, τότε η επιτάχυνσή του σε κάποιο στάδιο θα είναι σταθερή. Σε αυτήν την περίπτωση, προσδιορίζουμε την ταχύτητα του αυτοκινήτου 5 δευτερόλεπτα μετά την εκκίνηση.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
ή 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – αρχική ταχύτητα πόντων.
Και πόσο μακριά από την εκκίνηση θα είναι το σεληνιακό μας αυτοκίνητό αυτή τη στιγμή; Για να γίνει αυτό, ο ευκολότερος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε τον γενικό τύπο για τον προσδιορισμό των συντεταγμένων:
x=x0 + V0t + (στο2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – αρχικόσυντεταγμένη σημείου.
Αυτή είναι ακριβώς η απόσταση που η Vesta θα έχει χρόνο να φύγει από τη γραμμή εκκίνησης σε 5 δευτερόλεπτα.
Αλλά στην πραγματικότητα, για να βρεθεί η ταχύτητα και η επιτάχυνση ενός σημείου σε ένα δεδομένο χρονικό σημείο, στην πραγματικότητα είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη και να υπολογιστούν πολλοί άλλοι παράγοντες. Φυσικά, αν το Lada Vesta χτυπήσει το φεγγάρι, δεν θα είναι σύντομα, η επιτάχυνσή του, εκτός από τη δύναμη του νέου κινητήρα ψεκασμού, επηρεάζεται όχι μόνο από την αντίσταση του αέρα.
Σε διαφορετικές ταχύτητες του κινητήρα, δίνει διαφορετική προσπάθεια, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο αριθμός του εμπλεκόμενου γραναζιού, ο συντελεστής πρόσφυσης των τροχών στο δρόμο, η κλίση αυτού του δρόμου, ταχύτητα ανέμου και πολλά άλλα.
Ποιες άλλες επιταχύνσεις υπάρχουν
Η δύναμη μπορεί να κάνει περισσότερα από το να κάνει το σώμα να κινείται προς τα εμπρός σε ευθεία γραμμή. Για παράδειγμα, η δύναμη της βαρύτητας της Γης αναγκάζει τη Σελήνη να καμπυλώνει συνεχώς την πορεία πτήσης της με τέτοιο τρόπο ώστε να κάνει πάντα κύκλους γύρω μας. Υπάρχει δύναμη που ενεργεί στο φεγγάρι σε αυτή την περίπτωση; Ναι, αυτή είναι η ίδια δύναμη που ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα με τη βοήθεια ενός μήλου - η δύναμη της έλξης.
Και η επιτάχυνση που δίνει στον φυσικό μας δορυφόρο ονομάζεται κεντρομόλος. Πώς να βρείτε την επιτάχυνση της Σελήνης καθώς περιφέρεται;
aц=V2 / R=4π2R / T 2 όπου
ac – κεντρομόλος επιτάχυνση, m/s∙s;
V είναι η ταχύτητα της Σελήνης στην τροχιά της, m/s;
R – ακτίνα τροχιάς, m;
T– περίοδος περιστροφής της Σελήνης γύρω από τη Γη, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 0012723 /s∙s
