Si alguna vegada heu vist un altre cotxe passar per davant del cotxe després d’un semàfor vermell, heu experimentat la diferència d’acceleració de primera mà. L’acceleració és la velocitat a la qual la velocitat d’un objecte canvia a mesura que es mou. Podeu calcular l’acceleració, expressada en metres per segon per segon, en funció del temps que triga un objecte a canviar la seva velocitat o en funció de la força exercida sobre l’objecte.
Pas
Mètode 1 de 3: càlcul de l’acceleració a partir de la força
Pas 1. Comprendre la segona llei del moviment de Newton
La segona llei del moviment de Newton estableix que quan la força que s’exerceix sobre un objecte es desequilibri, l’objecte s’accelerarà. Aquesta acceleració està determinada per la força resultant sobre l'objecte, així com per la massa del propi objecte. L'acceleració es pot calcular si es coneix la força exercida sobre un objecte i la massa de l'objecte.
- Les lleis de Newton es poden traduir en equacions Fnet = m x a, amb Fnet Expressa la força resultant sobre l’objecte, m la massa de l’objecte i l’acceleració sobre l’objecte.
- Utilitzeu unitats mètriques quan utilitzeu aquesta equació. Utilitzeu el quilogram (kg) com a unitat de massa, Newton (N) com a unitat de força i metres per segon al quadrat (m / s2) per expressar acceleració.
Pas 2. Determineu la massa de l'objecte
Per esbrinar la massa d’un objecte, podeu pesar-lo sobre una balança i registrar-ne el pes en grams. Si l'objecte que teniu és molt gran, és possible que necessiteu una referència per esbrinar-ne la massa. Els objectes grans solen tenir un pes en quilograms (kg).
Heu de convertir les unitats de massa en quilograms per continuar amb els càlculs amb aquesta equació. Si la massa del vostre objecte s’expressa en grams, només heu de dividir aquest valor entre 1000 per convertir-lo en quilograms
Pas 3. Calculeu la força resultant sobre l'objecte
La força resultant és una força desequilibrada. Si hi ha dues forces oposades entre si, i una d’elles és més gran que l’altra, la resultant de les dues forces serà la mateixa que la direcció de la força més gran. L’acceleració es produeix quan un objecte experimenta una força desequilibrada, de manera que la seva velocitat canvia per apropar-se a la força que l’estira o empeny.
- Per exemple: diguem que tu i la vostra germana jugueu a l'estira i arronsa. Estireu la corda cap a l'esquerra amb una força de 5 Newtons, mentre que el vostre germà estira la corda en direcció contrària amb una força de 7 Newtons. La força resultant a la corda és de 2 Newtons a l'esquerra, cap al vostre germà.
- Per entendre millor les unitats, enteneu que 1 Newton (1 N) és igual a 1 quilogram de metre / segon al quadrat (kg-m / s2).
Pas 4. Canvieu l’equació F = ma per resoldre el problema de l’acceleració
Podeu canviar l'ordre de la fórmula per calcular l'acceleració, dividint els dos costats de l'equació per la massa, de manera que obtingueu l'equació: a = F / m. Per trobar l’acceleració, només cal dividir la força per la massa de l’objecte que la experimenta.
- La força és directament proporcional a l’acceleració, és a dir, com més gran sigui la força experimentada per un objecte, l’acceleració serà encara més gran.
- La massa és inversament proporcional a l’acceleració, és a dir, com més massa tingui un objecte, menys acceleració tindrà.
Pas 5. Utilitzeu la fórmula per resoldre el problema de l’acceleració
L’acceleració és igual a la força resultant sobre un objecte dividida per la seva massa. Un cop anotades les variables conegudes, feu la divisió per trobar l’acceleració de l’objecte.
- Per exemple: una força de 10 Newtons s’exerceix en la mateixa direcció sobre un objecte de massa 2 kg. Quina és l’acceleració?
- a = F / m = 10/2 = 5 m / s2
Mètode 2 de 3: càlcul de l'acceleració mitjana de dues velocitats
Pas 1. Determineu l’equació de l’acceleració mitjana
Podeu calcular l'acceleració mitjana d'un objecte durant un període de temps determinat en funció de la seva velocitat (la velocitat de l'objecte en una determinada direcció), abans i després d'aquest lapse de temps. Per calcular-la, heu de conèixer l’equació per calcular l’acceleració: a = v / t on a representa l’acceleració, v el canvi de velocitat, i t el temps que triga a canviar la velocitat de l’objecte.
- La unitat d’acceleració és de metres per segon per segon, o m / s2.
- L’acceleració és una quantitat vectorial, el que significa que té magnitud i direcció. La magnitud de l’acceleració és la quantitat total, mentre que la seva direcció ve determinada per la direcció en què es mou l’objecte. Si l’objecte s’alenteix, l’acceleració serà negativa.
Pas 2. Comprendre les variables
Podeu determinar v ut mitjançant altres càlculs: v = vf - vjo i t = tf - tjo amb vf representa la velocitat final, vjo velocitat inicial, tf hora de finalització, tjo temps inicial.
- Com que l’acceleració té una direcció, sempre haureu de reduir la velocitat final a la velocitat inicial. Si la inverteu, la direcció d’acceleració que obtindreu serà incorrecta.
- Tret que s'indiqui el contrari al problema, el temps inicial de moviment de l'objecte sol ser de 0 segons.
Pas 3. Utilitzeu la fórmula per trobar l’acceleració
Primer, escriviu la vostra equació juntament amb totes les variables conegudes. L’equació és a = v / t = (vf - vjo) / (tf - tjo). Resteu la velocitat final per la velocitat inicial i, a continuació, dividiu el resultat per l'interval de temps. El resultat és l’acceleració mitjana de l’objecte durant aquest lapse de temps.
- Si la velocitat final de l'objecte és inferior a la velocitat inicial, l'acceleració serà negativa, és a dir, l'objecte s'està desaccelerant.
-
Exemple 1: la velocitat d'un cotxe de carreres augmenta constantment de 18,5 m / s a 46,1 m / s en 2,47 segons. Quina és l’acceleració mitjana?
- Escriviu l’equació: a = v / t = (vf - vjo) / (tf - tjo)
- Anoteu les variables conegudes: vf = 46, 1 m / s, vjo = 18,5 m / s, tf = 2, 47 s, tjo = 0 s
- Resol l’equació: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 metres / segon2.
-
Exemple 2: un ciclista s’atura a 22,4 m / s després de 2,55 segons de prémer el fre. Determineu la desacceleració.
- Escriviu l’equació: a = v / t = (vf - vjo) / (tf - tjo)
- Anoteu les variables conegudes: vf = 0 m / s, vjo = 22,4 m / s, tf = 2,55 s, tjo = 0 s
- Resol l’equació: a = (0 - 22, 4) / 2, 55 = -8, 78 metres / segon2.
Mètode 3 de 3: Revisió de les respostes
Pas 1. Direcció de l’acceleració
El concepte d’acceleració en física no sempre és el mateix que el que s’utilitza a la vida quotidiana. Cada acceleració té una direcció, normalment indicada per un símbol positiu si puja o cap a la dreta, o negativa si va cap avall o cap a l’esquerra. Comproveu si la vostra resposta té sentit segons les instruccions següents:
| Moviment de cotxes | Canvi de velocitat del cotxe | Direcció d’acceleració |
|---|---|---|
| Mou cap a la dreta (+) premeu el pedal del gas | + → ++ (més ràpid) | positiu |
| Mou a la dreta (+) premeu el fre | ++ → + (menys positiu) | negatiu |
| Mou cap a l'esquerra (-) premeu el pedal del gas | - → - (més negatiu) | negatiu |
| Mou a l'esquerra (-) premeu el fre | - → - (menys negatiu) | positiu |
| Movent-se a una velocitat constant | segueix sent el mateix | l’acceleració és nul·la |
Pas 2. Direcció de l'estil
Recordeu, una força només causa una acceleració "en la direcció de la força". Algunes preguntes us poden enganyar amb puntuacions que no estan relacionades amb l’acceleració.
- Exemple de problema: un vaixell de joguina amb una massa de 10 kg es mou amb una acceleració cap al nord de 2 m / s2. El vent bufa el vaixell cap a l'oest amb una força de 100 Newtons. Quina és l’acceleració del vaixell que es dirigeix cap al nord després d’haver estat bufat pel vent?
- Resposta: com que la direcció de la força és perpendicular al moviment de l'objecte, no té cap efecte sobre els objectes que es mouen en aquesta direcció. El vaixell continuarà avançant cap al nord amb una acceleració de 2 m / s2.
Pas 3. Estil resultant
Si la força experimentada per un objecte és més d’una, calculeu la força resultant de tots ells abans de calcular l’acceleració. El següent és un exemple d'un problema d'estil bidimensional:
- Exemple de problema: Abril està tirant d'un contenidor de 400 kg cap a l'esquerra amb una força de 150 Newtons. Bob es troba al costat esquerre del contenidor i empeny amb una força de 200 Newtons. El vent bufa cap a l’esquerra amb una força de 10 Newtons. Quina és l’acceleració del contenidor?
- Resposta: les preguntes anteriors ofereixen pistes complexes per enganyar-vos. Dibuixa un diagrama i veuràs una força de 150 Newtons a la dreta, 200 Newtons a l’esquerra i 10 Newtons a l’esquerra. Si "esquerra" és positiva, la força resultant sobre l'objecte és 150 + 200 - 10 = 340 Newtons. Acceleració de l'objecte = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
