Kandungan
Kelajuan dan percepatan adalah dua konsep asas dalam mekanik, atau fizik gerakan, dan ia berkaitan. Jika anda mengukur kelajuan sesuatu objek semasa anda merakam masa, kemudian mengukurnya sekali lagi kemudian, juga semasa merakam masa, anda boleh mencari pecutan, yang merupakan perbezaan dalam kelajuan yang dibahagikan dengan selang masa. Itulah idea asas, walaupun dalam beberapa masalah, anda mungkin perlu memperoleh kelajuan dari data lain.
Ada cara lain untuk mengira percepatan berdasarkan undang-undang Newtons. Mengikut undang-undang pertama, sebuah badan tetap dalam keadaan gerakan seragam melainkan dipaksakan oleh kekuatan, dan undang-undang kedua menyatakan hubungan matematik antara magnitud kekuatan (F) dan percepatan (a) sebuah badan yang besar m pengalaman kerana daya itu. Hubungan itu F = ma. Jika anda tahu magnitud daya yang bertindak pada badan, dan anda tahu jisim bodys, anda boleh mengira dengan cepat percepatan pengalaman itu.
Persamaan Percepatan Purata
Fikirkan kereta di lebuh raya. Sekiranya anda ingin tahu berapa pantas perjalanannya, dan speedometer tidak berfungsi, anda memilih dua mata di laluannya, x1 dan x2, dan anda melihat jam anda sebagai kereta melepasi setiap titik. Kelajuan rata-rata kereta ialah jarak antara dua mata yang dibahagikan dengan masa yang diperlukan untuk kereta untuk melepasi keduanya. Jika masa pada jam di x1 adalah t1, dan masa di x2 adalah t2, kereta laju (s) ialah:
s= ∆x ÷ ∆t = (x2 − x1) ÷ (t2 − t1).
Sekarang anggap speedometer kereta sedang bekerja, dan ia mencatat dua kelajuan yang berbeza pada titik x1 dan x2. Oleh kerana kelajuannya berbeza, kereta perlu mempercepatkan. Pecutan ditakrifkan sebagai perubahan kelajuan pada selang waktu tertentu. Ia boleh menjadi nombor negatif, yang bermaksud bahawa kereta itu semakin merosot. Sekiranya kelajuan serta-merta seperti yang direkodkan oleh speedometer pada masa itu t1 adalah s1, dan kelajuan pada masa itu t2 adalah s2, pecutan (a) antara mata x1 dan x2 adalah:
a = ∆s ÷ ∆t = (s2 − s1) ÷ (t2 − t1).
Persamaan percepatan purata memberitahu anda bahawa jika anda mengukur kelajuan pada masa tertentu dan mengukurnya sekali lagi, pecutan adalah perubahan kelajuan dibahagikan dengan selang waktu. Unit kelajuan dalam sistem SI adalah meter / saat (m / s), dan unit pecutan adalah meter / saat / kedua (m / s / s) yang biasanya ditulis m / s2. Dalam sistem kekaisaran, unit pecutan pilihan adalah kaki / kedua / kedua, atau kaki / s2.
Contoh: Sebuah pesawat terbang 100 batu sejam sejurus selepas berlepas, dan mencapai ketinggian jelajahnya 30 minit kemudian, ketika terbang 500 mil per jam. Apakah percepatan purata ketika ia naik ke ketinggian jelajahnya?
Kita boleh menggunakan formula percepatan yang diperoleh di atas. Perbezaan kelajuan (Δs) adalah 400 mph, dan masa adalah 30 minit, iaitu 0.5 jam. Percepatan kemudiannya
a = 400 mph / 0.5 hr = 800 batu / jam2.
Newtons Law Second Menyediakan Kalkulator Percepatan
Persamaan yang menyatakan Newton undang-undang kedua, F = ma, adalah salah satu fizik yang paling berguna dan berfungsi sebagai formula percepatan. Unit kekuasaan dalam sistem SI adalah Newton (N), dinamakan selepas Sir Isaac sendiri. Satu Newton adalah daya yang diperlukan untuk memberi jisim 1 kilogram percepatan 1 m / s2. Dalam sistem kekaisaran, unit kuasa adalah paun. Berat juga diukur dalam paun, jadi untuk membezakan jisim dari daya, unit daya dipanggil pound-force (lbf).
Anda boleh menyusun semula persamaan Newtons untuk menyelesaikan pecutan dengan membahagikan kedua belah pihak m. Anda mendapatkan:
a = F/m
Gunakan ungkapan ini sebagai kalkulator pecutan apabila anda tahu jisim dan magnitud daya yang digunakan.
Contoh: Objek dengan jisim 8 kg. mengalami kekuatan 20 Newtons. Apa percepatan purata yang ia alami?
a = F/m = 20 N / 8 kg = 2.5 m / s2.
Contoh: Sebuah kereta 2,000 paun mengalami kekuatan 1,000 pound-force. Apakah percepatannya?
Berat tidak sama dengan jisim, jadi untuk mendapatkan jisim kereta, anda perlu membahagikan beratnya dengan pecutan kerana graviti, dengan 32 kaki / s2. Jawapannya adalah 62.5 slug (slug adalah unit untuk jisim dalam sistem imperialis). Kini anda boleh mengira percepatan:
a = F/m = 1,000 lbf / 62.5 slug = 16 kaki / s2.