Zrychlení je známé slovo. Není to inženýr, nejčastěji se s tím setkáváme ve zpravodajských článcích a vydáních. Zrychlení rozvoje, spolupráce a dalších společenských procesů. Původní význam tohoto slova je spojen s fyzikálními jevy. Jak zjistit zrychlení pohybujícího se tělesa, nebo zrychlení jako ukazatel výkonu auta? Může to mít jiný význam?
Co se stane mezi 0 a 100 (definice termínu)
Za ukazatel výkonu vozu se považuje doba jeho zrychlení z nuly na stovky. Ale co se stane mezi tím? Zvažte naši Lada Vesta s nárokovanými 11 sekundami.
Jeden ze vzorců, jak zjistit zrychlení, je napsán následovně:
a=(V2 – V1) / t
V našem případě:
a – zrychlení, m/s∙s
V1 – počáteční rychlost, m/s;
V2 – konečná rychlost, m/s;
t – čas.
Přeneseme data do soustavy SI, konkrétně km/h přepočítáme v m/s:
100 km/h=100 000 m /3600 s=27,28 m/s.
Nyní můžete najít zrychlení Kaliny:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
Co tato čísla znamenají? Zrychlení 2,53 metru za sekundu za sekundu znamená, že každou sekundu se rychlost vozu zvýší o 2,53 m/s.
Když začínáte od místa (od nuly):
- v první sekundě vůz zrychlí na rychlost 2,53 m/s;
- za sekundu – až 5,06 m/s;
- do konce třetí sekundy bude rychlost 7,59 m/s atd.
Takže můžeme shrnout: zrychlení je zvýšení rychlosti bodu za jednotku času.
Newtonův druhý zákon, je to snadné
Vypočítá se tedy hodnota zrychlení. Je na čase se zeptat, odkud toto zrychlení pochází, jaký je jeho primární zdroj. Existuje pouze jedna odpověď - síla. Právě síla, kterou kola tlačí auto dopředu, způsobuje jeho zrychlení. A jak zjistit zrychlení, pokud je známa velikost této síly? Vztah mezi těmito dvěma veličinami a hmotností hmotného bodu stanovil Isaac Newton (to se nestalo v den, kdy mu na hlavu spadlo jablko, pak objevil další fyzikální zákon).
A tento zákon je napsán takto:
F=m ∙ a, kde
F – síla, N;
m – hmotnost, kg;
a – zrychlení, m/s∙s.
S odkazem na produkt ruského automobilového průmyslu můžete vypočítat sílu, kterou kola tlačí auto dopředu.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
nebo 4010 / 9,8=409 kg∙s
Znamená to, že pokud neuvolníte plynový pedál, bude auto nabírat rychlost, dokud nedosáhne rychlosti zvuku? Samozřejmě že ne. Již při dosažení rychlosti 70 km/h (19,44 m/s) dosahuje odpor vzduchu 2000 N.
Jak zjistit zrychlení v době, kdy Lada "letí" takovou rychlostí?
a=F / m=(Fkola – Fresist.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Jak vidíte, vzorec vám umožňuje najít jak zrychlení, protože znáte sílu, kterou motory působí na mechanismus (ostatní síly: vítr, proudění vody, hmotnost atd.), tak i naopak.
Proč potřebujete znát zrychlení
Za prvé, abychom mohli vypočítat rychlost jakéhokoli hmotného těla v určitém bodě zájmu a také jeho polohu.
Předpokládejme, že naše „Lada Vesta“zrychluje na Měsíci, kde kvůli její nepřítomnosti není žádný čelní odpor vzduchu, pak bude její zrychlení v určité fázi stabilní. V tomto případě určíme rychlost vozu 5 sekund po startu.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
nebo 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – počáteční bodová rychlost.
A jak daleko od startu bude v tuto chvíli naše lunární auto? K tomu je nejjednodušší použít univerzální vzorec pro určení souřadnic:
x=x0 + V0t + (at2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – počátečníbodová souřadnice.
To je přesně vzdálenost, kterou Vesta stihne opustit startovní čáru za 5 sekund.
Ale ve skutečnosti, abychom našli rychlost a zrychlení bodu v daném časovém bodě, je ve skutečnosti nutné vzít v úvahu a vypočítat mnoho dalších faktorů. Samozřejmě, pokud Lada Vesta narazí na Měsíc, nebude to tak brzy, její zrychlení je kromě výkonu nového vstřikovacího motoru ovlivněno nejen odporem vzduchu.
Při různých rychlostech motoru vydává různé úsilí, nebere se v úvahu počet zařazených rychlostních stupňů, koeficient adheze kol k vozovce, sklon této silnice, rychlost větru a mnoho dalšího.
Jaká další zrychlení existují
Síla dokáže víc než jen přimět tělo, aby se pohybovalo vpřed v přímé linii. Například gravitační síla Země způsobuje, že Měsíc neustále zakřivuje svou dráhu letu takovým způsobem, že neustále krouží kolem nás. Působí v tomto případě na Měsíc nějaká síla? Ano, toto je stejná síla, kterou objevil Newton s pomocí jablka – síla přitažlivosti.
A zrychlení, které poskytuje našemu přirozenému satelitu, se nazývá dostředivé. Jak zjistit zrychlení Měsíce při jeho oběhu?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 kde
ac – dostředivé zrychlení, m/s∙s;
V je rychlost Měsíce na jeho oběžné dráze, m/s;
R – poloměr oběžné dráhy, m;
T– období oběhu Měsíce kolem Země, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 33127 m2 /s∙s
