PRZYSPIESZENIE UJEMNE: WZORY, OBLICZENIA I ĆWICZENIA ROZWIĄZANE - FIZYCZNY - 2025

Ujemne przyspieszenie powstaje, gdy zmiana lub zmiana prędkości przez okres czasu ma to negatywny znak. Obserwuj psa na zdjęciu, bawiącego się na plaży. Piasek spowalnia jego ruch, co oznacza, że ​​występuje przyspieszenie przeciwne do prędkości, którą ma.

Przyspieszenie to można uznać za ujemne, w przeciwieństwie do prędkości, którą określa się jako dodatnią. Chociaż ujemne przyspieszenie nie zawsze powoduje zmniejszenie prędkości.

Pies dobrze się bawi, hamując na piasku. Przyspieszenie hamowania można uznać za przyspieszenie ujemne. Źródło: Pixabay.

W ruchu jednowymiarowym kierunek posuwu jest ogólnie przyjmowany jako dodatni, to znaczy jako kierunek prędkości. To właśnie zostało rozważone wcześniej: u psa na figurze pozytywny kierunek to ten, który biegnie od ogona do głowy.

Przed zatopieniem łap w piasku pies przyjechał z pewną prędkością v do przodu, to znaczy pozytywnie. Następnie piasek zwalnia, aż się zatrzyma, to znaczy zerowa prędkość końcowa.

Załóżmy, że wszystko to wydarzyło się w okresie Δt. Przyspieszenie w tym czasie zostanie obliczone w następujący sposób:

W powyższym równaniu v> 0, Δt> 0, a następnie a <0, czyli ujemne przyspieszenie (a <0). Ponieważ kierunek prędkości na początku został przyjęty jako dodatni, to ujemne przyspieszenie oznacza, że ​​przyspieszenie jest skierowane w kierunku przeciwnym do prędkości. Dlatego stwierdza się, że:

Dlatego możemy ustalić, że:

• Gdy prędkość i przyspieszenie mają ten sam znak, niezależnie od tego, który znak, prędkość wzrasta. W takim przypadku prędkość staje się bardziej dodatnia lub ujemna, w zależności od przypadku.
• Kiedy prędkość i przyspieszenie mają przeciwne znaki, prędkość spada.

Wzory do obliczania przyspieszenia

Niezależnie od znaku, średnie przyspieszenie a _m między momentami t i t 'oblicza się według następującego wzoru:

Średnie przyspieszenie dostarcza globalnych informacji o tym, jak zmieniła się prędkość w rozpatrywanym przedziale czasu. Ze swojej strony przyspieszenie chwilowe dostarcza szczegółowych informacji o tym, jak prędkość zmienia się w każdym momencie. Zatem dla danej chwili t przyspieszenie oblicza się według następującego wzoru:

-Przykład 1

W początkowej chwili t = 0,2 s obiekt ma prędkość 3 m / s. Później, w chwili t '= 0,4 s, ma prędkość 1 m / s. Obliczyć średnie przyspieszenie między czasami t i t 'i zinterpretować wynik.

Odpowiadać

-Przykład 2

W początkowej chwili t = 0,6 s obiekt ma prędkość -1 m / s. Następnie w chwili t '= 0,8 s ma prędkość -3 m / s. Obliczyć średnie przyspieszenie między czasami t i t '. Zinterpretuj wynik.

Odpowiadać

Podsumowując, pod koniec przedziału czasowego prędkość stała się jeszcze bardziej ujemna (-3 m / s).

Czy to oznacza, że ​​telefon spowalnia swój ruch? Nie. Znak minus w prędkości oznacza tylko, że porusza się ona do tyłu i szybciej, ponieważ jazda z prędkością -3 m / s jest większa niż prędkość -1 m / s, która była na początku.

Prędkość, która jest modułem prędkości, wzrosła pomimo ujemnego przyspieszenia. To znaczy ten obiekt przyspieszył. Dlatego podsumowujemy:

-Przykład 3-Pionowy rzut w górę

Rozważmy następujący przykład: obiekt ma chwilową prędkość podaną przez następujące wyrażenie, ze wszystkimi jednostkami w układzie międzynarodowym:

Znajdź prędkość i przyspieszenie dla czasów 0s, 0,5s i 1,0s. W każdym przypadku wskaż, czy obiekt przyspiesza, czy zwalnia.

Odpowiadać

Prędkość w każdym ze wskazanych momentów można znaleźć, podstawiając t bezpośrednio do równania. Przyspieszenie znajduje się, wyprowadzając dane wyrażenie jako funkcję czasu, a następnie oceniając wynik w każdym z podanych czasów.

Wyniki są następujące:

Przyspieszenie jest stałe i ujemne dla każdego ruchu. Teraz można opisać, co się stało z telefonem komórkowym, gdy się porusza.

W chwili t = 0 s telefon komórkowy zwalniał. Następuje to natychmiast, ponieważ prędkość jest dodatnia, a przyspieszenie ujemne.

W chwili t = 0,5 s ruchomy zatrzymał się, przynajmniej na chwilę był w spoczynku. Nie jest niemożliwe zatrzymanie telefonu komórkowego, nawet gdy jest przyspieszony. Najbardziej namacalnym przykładem jest rzut pionowy w górę.

Absolwenci rzucają się pionowo w stronę czapek. Źródło: Pexels.

Kiedy telefon jest skierowany pionowo w górę, udaje mu się osiągnąć maksymalną wysokość. Jeśli kierunek dodatni zostanie wybrany w tym sensie, co jest prawie zawsze wykonywane, w czasie potrzebnym do osiągnięcia tego maksymalnego punktu, ruchomy będzie miał dodatnią prędkość.

Ale grawitacja była obecna przez cały czas. I jest zawsze skierowany pionowo w dół, bez względu na to, czy obiekt porusza się w górę, czy w dół. Oczywiście udaje jej się stopniowo zwalniać telefon, aż na chwilę się zatrzyma.

Telefon natychmiast zmienia prędkość i wraca na ziemię. W tym przypadku prędkość jest ujemna, ponieważ wskazuje również na ziemię. Dlatego grawitacja powoduje coraz większy wzrost prędkości.

Wartość przyspieszenia ziemskiego oszacowano na 9,8 m / s ² , co dla celów obliczeniowych zaokrągla się do 10 m / s ² . Obiekt w przykładzie mógł równie dobrze zostać wyrzucony w górę z prędkością początkową 5 m / s.

Wreszcie, gdy t = 1,0 s, prędkość telefonu komórkowego jest ujemna. Jeśli jest to start pionowy w górę, przy braku tarcia, oznacza to, że ponownie przechodzi przez punkt startu, ale tym razem leci w dół, a nie w górę.

Podsumowując, ujemne przyspieszenie niekoniecznie oznacza spowolnienie telefonu komórkowego. Wręcz przeciwnie, telefon komórkowy mógłby działać coraz szybciej. Należy zwrócić uwagę, czy oznaki prędkości i przyspieszenia są takie same, czy nie.

Bibliografia

1. Walker, J. 2010. Fizyka. Czwarta edycja. Addison Wesley. 26-30.