Ubrzanje je poznata riječ. Nije inženjer, najčešće se sreće u novinskim člancima i izdanjima. Ubrzanje razvoja, saradnje i drugih društvenih procesa. Prvobitno značenje ove riječi povezano je sa fizičkim pojavama. Kako pronaći ubrzanje tijela u pokretu, odnosno ubrzanje kao pokazatelj snage automobila? Može li imati druga značenja?
Šta se događa između 0 i 100 (definicija pojma)
Indikatorom snage automobila smatra se vrijeme njegovog ubrzanja od nule do stotine. Ali šta se dešava između? Uzmite u obzir našu Ladu Vestu sa svojih 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 sistem, 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
Šta 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 drugu - do 5,06 m/s;
- do kraja treće sekunde, brzina će biti 7,59 m/s, itd.
Dakle, možemo rezimirati: ubrzanje je povećanje brzine tačke po jedinici vremena.
Njutnov drugi zakon, lako je
Dakle, izračunata je vrijednost ubrzanja. Vrijeme je da se zapitamo odakle dolazi ovo ubrzanje, koji je njegov primarni izvor. Postoji samo jedan odgovor - snaga. To je sila kojom kotači guraju automobil naprijed koji uzrokuje njegovo ubrzanje. I kako pronaći ubrzanje ako je poznata veličina ove sile? Odnos između ove dvije veličine i mase materijalne tačke uspostavio je Isak Njutn (to se nije dogodilo onog dana kada mu je jabuka pala na glavu, tada je otkrio drugi fizički 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 točkovi guraju automobil naprijed.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
ili 4010 / 9,8=409 kg∙s
Da li to znači da ako ne otpustite papučicu gasa, auto će povećavati brzinu dok ne dostigne brzinu zvuka? Naravno da ne. Već kada dostigne brzinu od 70 km/h (19,44 m/s), otpor zraka dostiže 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 vidite, formula vam omogućava da pronađete i ubrzanje, znajući silu kojom motori djeluju na mehanizam (ostale sile: vjetar, protok vode, težina, itd.), i obrnuto.
Zašto trebate znati ubrzanje
Pre svega, da bi se izračunala brzina bilo kog materijalnog tela u trenutku od interesa, kao i njegova lokacija.
Pretpostavimo da naša "Lada Vesta" ubrzava na Mjesecu, gdje nema frontalnog otpora zraka zbog njegovog odsustva, tada će njeno ubrzanje u nekoj fazi 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 tačke.
A koliko će daleko od početka naš lunarni automobil u ovom trenutku? Da biste to učinili, najlakši način je korištenje univerzalne formule za određivanje koordinata:
x=x0 + V0t + (na2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – početnikoordinata tačke.
Ovo je tačno udaljenost koju će Vesta imati vremena da napusti startnu liniju za 5 sekundi.
Ali u stvari, da bi se pronašla brzina i ubrzanje tačke u datom trenutku, u stvarnosti je potrebno uzeti u obzir i izračunati mnoge druge faktore. Naravno, ako Lada Vesta udari u Mesec, to neće biti skoro, na njeno ubrzanje, pored snage novog motora sa ubrizgavanjem, utiče ne samo otpor vazduha.
Pri različitim brzinama motora daje drugačiji napor, ovo ne uzima u obzir broj uključenih brzina, koeficijent prianjanja točkova za put, nagib samog puta, brzina vjetra i još mnogo toga.
Koja su još ubrzanja
Snaga može učiniti više nego samo natjerati tijelo da se kreće naprijed u pravoj liniji. Na primjer, sila gravitacije Zemlje uzrokuje da Mjesec stalno zakrivljuje svoju putanju leta na takav način da uvijek kruži oko nas. Da li u ovom slučaju na mjesec djeluje sila? Da, to je ista sila koju je Njutn 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
ac – centripetalno ubrzanje, m/s∙s;
V je brzina Mjeseca u njegovoj orbiti, m/s;
R – radijus orbite, m;
T– period okretanja Mjeseca oko Zemlje, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 0331723 /s∙s
