Accelerazione è una parola familiare. Non è un ingegnere, il più delle volte si imbatte in articoli e problemi di notizie. Accelerazione dello sviluppo, della cooperazione e di altri processi sociali. Il significato originale di questa parola è connesso con i fenomeni fisici. Come trovare l'accelerazione di un corpo in movimento o l'accelerazione come indicatore della potenza dell'auto? Può avere altri significati?
Cosa succede tra 0 e 100 (definizione del termine)
L'indicatore della potenza dell'auto è considerato il tempo della sua accelerazione da zero a centinaia. Ma cosa succede nel mezzo? Considera la nostra Lada Vesta con i suoi 11 secondi dichiarati.
Una delle formule per trovare l'accelerazione è scritta come segue:
a=(V2 – V1) / t
Nel nostro caso:
a – accelerazione, m/s∙s
V1 – velocità iniziale, m/s;
V2 – velocità finale, m/s;
t – tempo.
Portiamo i dati al sistema SI, ovvero km/h che ricalcoleremo in m/s:
100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.
Ora puoi trovare l'accelerazione di Kalina:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Cosa significano questi numeri? Un'accelerazione di 2,53 metri al secondo al secondo indica che per ogni secondo la velocità dell'auto aumenta di 2,53 m/s.
Quando si parte da un luogo (da zero):
- nel primo secondo l'auto accelererà fino a una velocità di 2,53 m/s;
- per il secondo - fino a 5,06 m/s;
- entro la fine del terzo secondo, la velocità sarà di 7,59 m/s, ecc.
Quindi, possiamo riassumere: l'accelerazione è un aumento della velocità di un punto per unità di tempo.
Seconda legge di Newton, è facile
Quindi, viene calcolato il valore dell'accelerazione. È ora di chiedersi da dove viene questa accelerazione, qual è la sua fonte primaria. C'è solo una risposta: la forza. È la forza con cui le ruote spingono in avanti l'auto che la fa accelerare. E come trovare l'accelerazione se si conosce l'entità di questa forza? La relazione tra queste due quantità e la massa di un punto materiale fu stabilita da Isaac Newton (questo non avvenne il giorno in cui una mela gli cadde in testa, poi scoprì un' altra legge fisica).
E questa legge è scritta così:
F=m ∙ a, dove
F – forza, N;
m – massa, kg;
a – accelerazione, m/s∙s.
Riferendosi al prodotto dell'industria automobilistica russa, puoi calcolare la forza con cui le ruote spingono l'auto in avanti.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
o 4010 / 9,8=409 kg∙s
Questo significa che se non rilasci il pedale dell'acceleratore, l'auto prenderà velocità fino a raggiungere la velocità del suono? Ovviamente no. Già quando raggiunge una velocità di 70 km/h (19,44 m/s), la resistenza aerodinamica raggiunge i 2000 N.
Come trovare l'accelerazione nel momento in cui la Lada "vola" a tale velocità?
a=F / m=(FAwheels – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Come puoi vedere, la formula permette di trovare sia l'accelerazione, conoscendo la forza con cui i motori agiscono sul meccanismo (altre forze: vento, flusso d'acqua, peso, ecc.), e viceversa.
Perché devi conoscere l'accelerazione
Prima di tutto, per calcolare la velocità di qualsiasi corpo materiale in un momento di interesse, così come la sua posizione.
Supponiamo che la nostra "Lada Vesta" acceleri sulla Luna, dove non c'è resistenza dell'aria frontale a causa della sua assenza, quindi la sua accelerazione ad un certo punto sarà stabile. In questo caso, determiniamo la velocità dell'auto 5 secondi dopo la partenza.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2.53 ∙ 5=12.65 m/s
o 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – velocità del punto iniziale.
E quanto sarà lontana dall'inizio la nostra macchina lunare in questo momento? Per fare ciò, il modo più semplice è utilizzare la formula universale per determinare le coordinate:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – inizialecoordinata del punto.
Questa è esattamente la distanza che Vesta avrà il tempo di lasciare la linea di partenza in 5 secondi.
Ma in effetti, per trovare la velocità e l'accelerazione di un punto in un dato momento, in re altà è necessario tenere conto e calcolare molti altri fattori. Certo, se la Lada Vesta colpisce la luna, non sarà presto, la sua accelerazione, oltre alla potenza del nuovo motore a iniezione, è influenzata non solo dalla resistenza dell'aria.
A diverse velocità il motore emette uno sforzo diverso, questo non tenendo conto del numero della marcia inserita, del coefficiente di aderenza delle ruote alla strada, della pendenza di questa stessa strada, velocità del vento e molto altro.
Quali altre accelerazioni ci sono
La forza può fare molto di più che far muovere il corpo in avanti in linea retta. Ad esempio, la forza di gravità della Terra fa sì che la Luna curvi costantemente la sua traiettoria di volo in modo tale da girare sempre intorno a noi. C'è una forza che agisce sulla luna in questo caso? Sì, questa è la stessa forza che è stata scoperta da Newton con l'aiuto di una mela: la forza di attrazione.
E l'accelerazione che dà al nostro satellite naturale si chiama centripeta. Come trovare l'accelerazione della Luna mentre orbita?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 dove
ac – accelerazione centripeta, m/s∙s;
V è la velocità della Luna nella sua orbita, m/s;
R – raggio dell'orbita, m;
T– periodo della rivoluzione della Luna intorno alla Terra, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 002723331 m /s∙s
