شتاب واژه ای آشناست. مهندس نیست، اغلب در مقالات و موضوعات خبری دیده می شود. تسریع توسعه، همکاری و سایر فرآیندهای اجتماعی. معنای اصلی این کلمه با پدیده های فیزیکی مرتبط است. چگونه می توان شتاب بدنه متحرک یا شتاب را به عنوان نشانگر قدرت خودرو پیدا کرد؟ آیا می تواند معانی دیگری داشته باشد؟
چه اتفاقی بین 0 تا 100 می افتد (تعریف اصطلاح)
نشانگر قدرت خودرو زمان شتاب صفر تا صد در نظر گرفته می شود. اما در این بین چه اتفاقی می افتد؟ لادا وستای ما را با 11 ثانیه ادعا شده در نظر بگیرید.
یکی از فرمول های نحوه یافتن شتاب به صورت زیر نوشته شده است:
a=(V2 - V1) / t
در مورد ما:
a - شتاب، m/s∙s
V1 – سرعت اولیه، m/s;
V2 - سرعت نهایی، m/s;
t – زمان.
بیایید داده ها را به سیستم SI بیاوریم، یعنی کیلومتر در ساعت را دوباره بر حسب m/s محاسبه می کنیم:
100 کیلومتر در ساعت=100000 متر /3600 ثانیه=27.28 متر بر ثانیه.
اکنون می توانید شتاب کالینا را پیدا کنید:
a=(27، 28 - 0) / 11=2.53 m/s∙s
این اعداد به چه معناست؟ شتاب 2.53 متر بر ثانیه نشان می دهد که به ازای هر ثانیه سرعت خودرو 2.53 متر بر ثانیه افزایش می یابد.
هنگام شروع از یک مکان (از صفر):
- در ثانیه اول خودرو به سرعت 2.53 متر بر ثانیه می رسد؛
- برای دوم - تا 5.06 متر بر ثانیه؛
- تا پایان ثانیه سوم، سرعت 7.59 متر بر ثانیه و غیره خواهد بود.
بنابراین، می توانیم خلاصه کنیم: شتاب افزایش سرعت یک نقطه در واحد زمان است.
قانون دوم نیوتن، آسان است
بنابراین، مقدار شتاب محاسبه می شود. وقت آن است که بپرسیم این شتاب از کجا می آید، منبع اصلی آن چیست. تنها یک پاسخ وجود دارد - قدرت. نیرویی است که چرخ ها با آن ماشین را به جلو می راند که باعث شتاب گرفتن آن می شود. و اگر اندازه این نیرو مشخص باشد چگونه می توان شتاب را پیدا کرد؟ رابطه بین این دو کمیت و جرم یک نقطه مادی توسط اسحاق نیوتن برقرار شد (این اتفاق در روزی که سیبی روی سرش افتاد و قانون فیزیکی دیگری را کشف کرد، اتفاق نیفتاد).
و این قانون به این صورت نوشته شده است:
F=m ∙ a، جایی که
F - نیرو، N;
m - جرم، کیلوگرم؛
a - شتاب، m/s∙s.
با اشاره به محصول صنعت خودروی روسیه می توانید نیرویی را که چرخ ها با آن خودرو را به جلو می راند محاسبه کنید.
F=m ∙ a=1585 کیلوگرم ∙ 2.53 m/s∙s=4010 N
یا 4010 / 9،8=409 کیلوگرم∙s
یعنی اگر پدال گاز را رها نکنی، ماشین تا رسیدن به سرعت صوت سرعتش را بالا می برد؟ البته که نه. در حال حاضر هنگامی که به سرعت 70 کیلومتر در ساعت (19.44 متر بر ثانیه) می رسد، نیروی کشش هوا به 2000 شمالی می رسد.
چگونه شتاب را در زمانی که لادا با چنین سرعتی "پرواز" می کند پیدا کنیم؟
a=F / m=(Fwheels – Fمقاومت.) / m=(4010 - 2000) / 1585=1، 27 m/s∙s
همانطور که می بینید، فرمول به شما امکان می دهد هم شتاب را بیابید، هم نیرویی را که موتورها بر روی مکانیسم اثر می گذارند (سایر نیروها: باد، جریان آب، وزن و غیره) و بالعکس را بشناسید.
چرا باید شتاب را بدانید
اول از همه، برای محاسبه سرعت هر جسم مادی در یک نقطه از زمان مورد نظر، و همچنین مکان آن.
فرض کنید که "لادا وستا" ما در ماه شتاب می گیرد، جایی که به دلیل عدم وجود مقاومت هوای جلویی وجود ندارد، آنگاه شتاب آن در مرحله ای پایدار خواهد بود. در این صورت سرعت خودرو را 5 ثانیه پس از استارت تعیین می کنیم.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2.53 ∙ 5=12.65 m/s
یا 12.62 ∙ 3600 / 1000=45.54 کیلومتر در ساعت
V0 - سرعت نقطه اولیه.
و ماشین قمری ما در این لحظه چقدر از شروع فاصله خواهد داشت؟ برای انجام این کار، ساده ترین راه استفاده از فرمول جهانی برای تعیین مختصات است:
x=x0 + V0t + (در2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2.53 ∙ 52) / 2=31.63 m
x0 - اولیهمختصات نقطه.
این دقیقاً مسافتی است که وستا در 5 ثانیه زمان خواهد داشت تا خط شروع را ترک کند.
اما در واقع برای یافتن سرعت و شتاب یک نقطه در یک نقطه زمانی معین، در واقعیت باید عوامل زیادی را در نظر گرفت و محاسبه کرد. البته اگر لادا وستا به ماه برخورد کند، به این زودی نیست، شتاب آن علاوه بر قدرت موتور تزریقی جدید، نه تنها تحت تأثیر مقاومت هواست.
در سرعت های مختلف موتور، تلاش متفاوتی را انجام می دهد، این بدون در نظر گرفتن تعداد دنده درگیر، ضریب چسبندگی چرخ ها به جاده، شیب همین جاده است. سرعت باد و خیلی بیشتر.
چه شتاب های دیگری وجود دارد
قدرت می تواند بیشتر از اینکه بدن را در یک خط مستقیم به جلو حرکت دهد، انجام دهد. به عنوان مثال، نیروی گرانش زمین باعث می شود که ماه دائماً مسیر پرواز خود را به گونه ای منحنی کند که همیشه دور ما بچرخد. آیا در این مورد نیرویی بر ماه وارد می شود؟ بله، این همان نیرویی است که نیوتن با کمک یک سیب کشف کرد - نیروی جاذبه.
و شتابی که به ماهواره طبیعی ما می دهد مرکز محور نامیده می شود. چگونه می توان شتاب ماه را در حین گردش آن پیدا کرد؟
aц=V2 / R=4π2R / T 2 جایی که
ac - شتاب مرکزگرا، m/s∙s;
V سرعت ماه در مدارش m/s است؛
R - شعاع مدار، m;
T– دوره چرخش ماه به دور زمین، s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0، 002723 m /s∙s
