ŚREDNIE PRZYSPIESZENIE: JAK JEST OBLICZANE I ROZWIĄZANE ĆWICZENIA - FIZYCZNY - 2026

Średnie przyspieszenie w _m oznacza wielkość, która opisuje zmianę prędkości cząstki w czasie. Jest to ważne, ponieważ pokazuje zróżnicowanie, jakiego doświadcza ruch.

Aby wyrazić tę wielkość w kategoriach matematycznych, konieczne jest rozważenie dwóch prędkości i dwóch chwil czasu, które są odpowiednio oznaczone jako v ₁ i v ₂ oraz t ₁ i t ₂ .

Średnie przyspieszenie jest bardzo ważnym parametrem kinematycznym. Źródło: Pixabay.

Łącząc wartości zgodnie z podaną definicją, otrzymamy następujące wyrażenie:

W układzie międzynarodowym SI jednostkami _m będą m / s ² , chociaż wystarczą inne jednostki obejmujące długość na jednostkę czasu do kwadratu.

Na przykład jest km / h, który brzmi „kilometr na godzinę i na sekundę”. Zwróć uwagę, że jednostka czasu pojawia się dwukrotnie. Myśląc o komórce poruszającej się po linii prostej, oznacza to, że na każdą sekundę, która upłynęła, telefon zwiększa prędkość o 1 km / h. Lub zmniejsza go o 1 km / h na każdą mijającą sekundę.

Przyspieszenie, prędkość i prędkość

Chociaż przyspieszenie wiąże się ze wzrostem prędkości, prawda jest taka, że ​​uważnie obserwując definicję, okazuje się, że każda zmiana prędkości implikuje istnienie przyspieszenia.

A prędkość niekoniecznie zawsze zmienia się pod względem wielkości. Może się zdarzyć, że telefon zmienia tylko kierunek i utrzymuje stałą prędkość. Nadal istnieje odpowiedzialne przyspieszenie tej zmiany.

Przykładem tego jest samochód, który pokonuje zakręt ze stałą prędkością 60 km / h. Pojazd podlega przyspieszeniu, które jest odpowiedzialne za zmianę kierunku prędkości tak, aby samochód podążał za zakrętem. Kierowca uruchamia go za pomocą kierownicy.

Takie przyspieszenie jest skierowane w kierunku środka zakrzywionej ścieżki, aby samochód nie zjechał z niej. Otrzymuje nazwę przyspieszenia promieniowego lub normalnego . Gdyby przyspieszenie promieniowe zostało nagle anulowane, samochód nie mógłby już jechać na zakręcie i poruszałby się po prostej.

Samochód poruszający się po łuku jest przykładem ruchu w dwóch wymiarach, podczas gdy gdy porusza się po linii prostej, jego ruch jest jednowymiarowy. W tym przypadku jedynym efektem przyspieszenia jest zmiana prędkości samochodu.

To przyspieszenie nazywa się przyspieszeniem stycznym . Nie dotyczy wyłącznie ruchu jednowymiarowego. Samochód jadący po zakręcie z prędkością 60 km / h mógł w tym samym czasie rozpędzić się do 70 km / h. W takim przypadku kierowca musi używać zarówno kierownicy, jak i pedału przyspieszenia.

Jeśli weźmiemy pod uwagę ruch jednowymiarowy, średnie przyspieszenie ma geometryczną interpretację podobną do średniej prędkości, jako nachylenie linii siecznej, która przecina krzywą w punktach P i Q wykresu prędkości w funkcji czasu.

Można to zobaczyć na poniższym rysunku:

Geometryczna interpretacja średniego przyspieszenia. Źródło: Źródło: す じ に く シ チ ュ ー.

Jak obliczane jest średnie przyspieszenie

Spójrzmy na kilka przykładów, aby obliczyć średnie przyspieszenie w różnych sytuacjach:

I) W pewnym momencie ruchomy telefon poruszający się po linii prostej ma prędkość + 25 km / h, a 120 sekund później kolejny - -10 km / h. Jakie było średnie przyspieszenie?

Odpowiadać

Ponieważ ruch jest jednowymiarowy, można zrezygnować z notacji wektorowej, w takim przypadku:

v _o = +25 km / h = +6,94 m / s

v _f = -10 km / h = - 2,78 m / s

Δt = 120 s

Ilekroć masz ćwiczenie z mieszanymi wielkościami, takie jak to, w którym są godziny i sekundy, konieczne jest przekazanie wszystkich wartości do tych samych jednostek.

Ponieważ jest to ruch jednowymiarowy, zapis wektorowy został pominięty.

II) Rowerzysta jedzie na wschód z prędkością 2,6 m / s, a 5 minut później jedzie na południe z prędkością 1,8 m / s. Znajdź jego średnie przyspieszenie.

Odpowiadać

Ruch nie jest jednowymiarowy, dlatego używana jest notacja wektorowa. Wektory jednostkowe i i j wskazują kierunki wraz z następującą konwencją znakową, ułatwiającą obliczenia:

• Północ: + j
• Południe: - j
• Wschód: + i
• Zachód: - i

v ₂ = - 1,8 j m / s

v ₁ = + 2,6 i m / s

Δt = 5 minut = 300 sekund

v _f = v ₀ + at = gt (v ₀ = 0)

Gdzie a = g = 9,8 m / s ²

Ćwiczenie rozwiązane

Przedmiot zostaje upuszczony z odpowiedniej wysokości. Znajdź prędkość po 1,25 sekundy.

Odpowiadać

v _o = 0, ponieważ obiekt jest upuszczony, to:

v _f = gt = 9,8 x 1,25 m / s = 12,25 m / s, skierowane pionowo do podłoża. (Kierunek pionowy w dół został przyjęty jako dodatni).

Gdy obiekt zbliża się do ziemi, jego prędkość wzrasta o 9,8 m / s na każdą upływającą sekundę. Nie ma znaczenia masa obiektu. Dwa różne obiekty, zrzucone z tej samej wysokości i w tym samym czasie, rozwijają tę samą prędkość, gdy spadają.

Bibliografia

1. Giancoli, D. Physics. Zasady z aplikacjami. Wydanie szóste. Prentice Hall. 21-35.
2. Resnick, R. (1999). Fizyczny. Tom 1. Trzecie wydanie w języku hiszpańskim. Meksyk. Compañía Editorial Continental SA de CV 20-34.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizyka dla nauki i inżynierii. Objętość ^{1,7 ma} . Wydanie. Meksyk. Cengage Learning Editors. 21-39.