Een auto die wegrijdt, beweegt bijvoorbeeld sneller naarmate hij harder rijdt. Op het startpunt is de snelheid van de auto nul. Bij het starten van de beweging versnelt de auto tot een bepaalde snelheid. Als u moet vertragen, zal de auto niet onmiddellijk kunnen stoppen, maar voor enige tijd. Dat wil zeggen, de snelheid van de auto zal naar nul neigen - de auto zal langzaam beginnen te rijden totdat hij volledig stopt. Maar natuurkunde heeft niet de term "vertraging". Als het lichaam beweegt, afnemende snelheid, wordt dit proces ook wel genoemd versnelling, maar met een "-" teken.
gemiddelde versnelling is de verhouding van de verandering in snelheid tot het tijdsinterval waarin deze verandering plaatsvond. Bereken de gemiddelde versnelling met de formule:
waar is het . De richting van de versnellingsvector is dezelfde als de richting van de snelheidsverandering Δ = - 0
waarbij 0 de beginsnelheid is. Op het moment t1(zie onderstaande figuur) het lichaam heeft 0 . Op het moment t2 lichaam heeft snelheid. Op basis van de vectoraftrekregel bepalen we de vector van snelheidsverandering Δ = - 0 . Vanaf hier berekenen we de versnelling:
.
In het SI-systeem eenheid van versnelling heet 1 meter per seconde per seconde (of meter per seconde kwadraat):
.
Een meter per seconde kwadraat is de versnelling van een punt dat zich in een rechte lijn beweegt, waarbij de snelheid van dit punt in 1 s met 1 m / s toeneemt. Met andere woorden, versnelling bepaalt de mate van verandering in de snelheid van een lichaam in 1 s. Als de versnelling bijvoorbeeld 5 m / s 2 is, neemt de snelheid van het lichaam elke seconde met 5 m / s toe.
Onmiddellijke versnelling van een lichaam (materieel punt) op een bepaald moment - dit is een fysieke grootheid, die gelijk is aan de limiet waartoe de gemiddelde versnelling neigt wanneer het tijdsinterval naar 0 neigt. Met andere woorden, dit is de versnelling die door het lichaam in een zeer korte periode wordt ontwikkeld van tijd:
.
De versnelling heeft dezelfde richting als de snelheidsverandering Δ in extreem korte tijdsintervallen waarin de snelheid verandert. De versnellingsvector kan worden ingesteld met behulp van projecties op de corresponderende coördinaatassen in een bepaald referentiesysteem (projecties a X, a Y , a Z).
Bij versnelde rechtlijnige beweging neemt de snelheid van het lichaam in absolute waarde toe, d.w.z. v 2 > v 1 , en de versnellingsvector heeft dezelfde richting als de snelheidsvector 2 .
Als de modulo snelheid van het lichaam afneemt (v 2< v 1), значит, у вектора ускорения направление противоположно направлению вектора скорости 2 . Другими словами, в таком случае наблюдаем vertraging(versnelling is negatief, en< 0). На рисунке ниже изображено направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.
Als er een beweging is langs een kromlijnig traject, dan veranderen de modulus en richting van de snelheid. Dit betekent dat de versnellingsvector wordt weergegeven als 2 componenten.
Tangentiële (tangentiële) versnelling noem die component van de versnellingsvector, die tangentieel is gericht op het traject op een bepaald punt van het bewegingstraject. Tangentiële versnelling beschrijft de mate van verandering in snelheidsmodulo bij het maken van een kromlijnige beweging.
Bij tangentiële versnellingsvectorenτ (zie figuur hierboven) de richting is dezelfde als die van de lineaire snelheid of daartegenover. Die. de vector van tangentiële versnelling bevindt zich in dezelfde as als de raakcirkel, de baan van het lichaam.
In deze les zullen we een belangrijk kenmerk van ongelijkmatige beweging beschouwen - versnelling. Daarnaast zullen we niet-uniforme beweging met constante versnelling beschouwen. Deze beweging wordt ook wel eenparig versneld of gelijkmatig vertraagd genoemd. Ten slotte zullen we het hebben over hoe we de snelheid van een lichaam grafisch kunnen weergeven als functie van de tijd in een eenparig versnelde beweging.
Huiswerk
Door de opdrachten voor deze les op te lossen, kun je je voorbereiden op vraag 1 van de GIA en vragen A1, A2 van het Unified State Examination.
1. Taken 48, 50, 52, 54 sb. taken van A.P. Rymkevich, op. tien.
2. Schrijf de afhankelijkheid van de snelheid op tijd op en teken grafieken van de afhankelijkheid van de snelheid van het lichaam op tijd voor de gevallen getoond in fig. 1, gevallen b) en d). Markeer de keerpunten op de grafieken, indien aanwezig.
3. Overweeg de volgende vragen en hun antwoorden:
Vraag. Is zwaartekrachtversnelling een versnelling zoals hierboven gedefinieerd?
Antwoorden. Natuurlijk is het. Vrije valversnelling is de versnelling van een lichaam dat vrij valt van een bepaalde hoogte (luchtweerstand moet worden verwaarloosd).
Vraag. Wat gebeurt er als de versnelling van het lichaam loodrecht op de snelheid van het lichaam staat?
Antwoorden. Het lichaam zal gelijkmatig in een cirkel bewegen.
Vraag. Is het mogelijk om de tangens van de hellingshoek te berekenen met behulp van een gradenboog en een rekenmachine?
Antwoorden. Niet! Omdat de op deze manier verkregen versnelling dimensieloos zal zijn, en de dimensie van versnelling, zoals we eerder hebben aangetoond, de dimensie m/s 2 moet hebben.
Vraag. Wat kan er over beweging worden gezegd als de grafiek van snelheid versus tijd geen rechte lijn is?
Antwoorden. We kunnen zeggen dat de versnelling van dit lichaam met de tijd verandert. Een dergelijke beweging zal niet gelijkmatig worden versneld.
En waarom is het nodig. We weten al wat een referentiekader, bewegingsrelativiteit en een materieel punt zijn. Nou, het is tijd om verder te gaan! Hier zullen we de basisconcepten van kinematica bespreken, de meest bruikbare formules over de basisprincipes van kinematica samenbrengen en een praktisch voorbeeld geven van het oplossen van het probleem.
Laten we het volgende probleem oplossen: Een punt beweegt in een cirkel met een straal van 4 meter. De wet van zijn beweging wordt uitgedrukt door de vergelijking S=A+Bt^2. A=8m, B=-2m/s^2. Op welk tijdstip is de normale versnelling van een punt gelijk aan 9 m/s^2? Vind de snelheid, tangentiële en totale versnelling van het punt voor dit moment in de tijd.
Oplossing: we weten dat om de snelheid te vinden, we de eerste afgeleide van de bewegingswet moeten nemen, en de normale versnelling is gelijk aan het privé-kwadraat van de snelheid en de straal van de cirkel waarlangs het punt beweegt . Gewapend met deze kennis vinden we de gewenste waarden.
Hulp nodig bij het oplossen van problemen? Een professionele studentenservice staat voor je klaar.
Versnelling kenmerkt de snelheid van verandering in de snelheid van een bewegend lichaam. Als de snelheid van een lichaam constant blijft, versnelt het niet. Versnelling vindt alleen plaats als de snelheid van het lichaam verandert. Als de snelheid van een lichaam met een constante waarde toeneemt of afneemt, beweegt zo'n lichaam met een constante versnelling. Versnelling wordt gemeten in meters per seconde per seconde (m/s 2) en wordt berekend uit de waarden van twee snelheden en tijd, of uit de waarde van de kracht die op het lichaam wordt uitgeoefend.
Stappen
Berekening van de gemiddelde versnelling over twee snelheden
- Aangezien versnelling een richting heeft, trekt u altijd de beginsnelheid af van de eindsnelheid; anders is de richting van de berekende versnelling verkeerd.
- Als de begintijd niet in de opgave staat, dan wordt aangenomen dat t n = 0.
-
Zoek de versnelling met behulp van de formule. Schrijf eerst de formule en de variabelen die je hebt gekregen. Formule: . Trek de beginsnelheid af van de eindsnelheid en deel het resultaat vervolgens door de tijdspanne (verandering in tijd). U krijgt de gemiddelde versnelling voor een bepaalde periode.
- Als de eindsnelheid lager is dan de beginsnelheid, heeft de versnelling een negatieve waarde, dat wil zeggen, het lichaam vertraagt.
- Voorbeeld 1: Een auto versnelt van 18,5 m/s naar 46,1 m/s in 2,47 s. Zoek de gemiddelde versnelling.
- Schrijf de formule: a \u003d Δv / Δt \u003d (v tot - v n) / (t tot - t n)
- Schrijf variabelen: v naar= 46,1 m/s, v nee= 18,5 m/s, t naar= 2,47 s, t nee= 0 s.
- Berekening: a\u003d (46,1 - 18,5) / 2,47 \u003d 11,17 m / s 2.
- Voorbeeld 2: Een motorfiets begint te remmen met 22,4 m/s en stopt na 2,55 seconden. Zoek de gemiddelde versnelling.
- Schrijf de formule: a \u003d Δv / Δt \u003d (v tot - v n) / (t tot - t n)
- Schrijf variabelen: v naar= 0 m/s, v nee= 22,4 m/s, t naar= 2,55 s, t nee= 0 s.
- Berekening: a\u003d (0 - 22,4) / 2,55 \u003d -8,78 m / s 2.
Berekening van krachtversnelling
-
De tweede wet van Newton. Volgens de tweede wet van Newton zal een lichaam versnellen als de krachten die erop werken elkaar niet in evenwicht houden. Een dergelijke versnelling hangt af van de resulterende kracht die op het lichaam inwerkt. Met behulp van de tweede wet van Newton kun je de versnelling van een lichaam vinden als je de massa en de kracht kent die op dat lichaam werkt.
- De tweede wet van Newton wordt beschreven door de formule: F res = m x a, waar F res is de resulterende kracht die op het lichaam werkt, m- lichaamsgewicht, a is de versnelling van het lichaam.
- Gebruik bij het werken met deze formule de eenheden van het metrieke stelsel, waarin massa wordt gemeten in kilogram (kg), kracht in Newton (N) en versnelling in meter per seconde per seconde (m/s 2).
-
Vind de massa van het lichaam. Om dit te doen, plaatst u het lichaam op de weegschaal en vindt u de massa in grammen. Als je naar een heel groot lichaam kijkt, zoek dan de massa op in naslagwerken of op internet. De massa van grote lichamen wordt gemeten in kilogram.
- Om de versnelling te berekenen met behulp van de bovenstaande formule, moet u grammen omrekenen naar kilogram. Deel de massa in grammen door 1000 om de massa in kilogrammen te krijgen.
-
Vind de resulterende kracht die op het lichaam werkt. De resulterende kracht wordt niet gecompenseerd door andere krachten. Als twee tegengesteld gerichte krachten op een lichaam werken, en de ene is groter dan de andere, dan valt de richting van de resulterende kracht samen met de richting van de grotere kracht.
Formule voor het berekenen van de gemiddelde versnelling. De gemiddelde versnelling van een lichaam wordt berekend uit de begin- en eindsnelheden (snelheid is de bewegingssnelheid in een bepaalde richting) en de tijd die het lichaam nodig heeft om de eindsnelheid te bereiken. Formule voor het berekenen van versnelling: a = v / ∆t, waarbij a de versnelling is, Δv de verandering in snelheid is, Δt de tijd die nodig is om de eindsnelheid te bereiken.
Definitie van variabelen. Je kunt berekenen v en t op de volgende manier: Δv \u003d v tot - v n en Δt \u003d t tot - t n, waar v naar- eindsnelheid v nee- startsnelheid, t naar- eindtijd t nee- starttijd.
