المحتوى

• خطوات

يمثل التسارع معدل التغير في سرعة الجسم أثناء تحركه. إذا ظلت سرعة الجسم ثابتة ، فهذا يعني أنه لا يتسارع. يحدث التسارع فقط عندما تتغير سرعة الجسم. إذا اختلفت السرعة بمعدل ثابت ، فإننا نقول إن الجسم يتحرك بعجلة ثابتة. يمكنك حساب معدل التسارع (بالأمتار في الثانية) بناءً على الوقت المطلوب للتغيير من سرعة إلى أخرى أو نتيجة القوى المطبقة على الجسم.

خطوات

جزء 1 من 3: احسب متوسط ​​العجلة باستخدام السرعات

1. 

   افهم تعريف المعادلة. يمكنك حساب متوسط ​​التسارع لجسم ما لفترة زمنية معينة من سرعته (أي سرعة حركته في اتجاه معين) في بداية ذلك الوقت ونهايته. لهذا ، يجب أن تعرف معادلة التسارع المعطاة من خلال أ = Δv / t، أين ال يمثل متوسط ​​التسارع ، Δv يمثل التباين في السرعة و Δt يمثل اختلاف الوقت.
   • وحدة قياس التسارع هي متر في الثانية تربيع (الرمز: م / ث).
   • التسارع هو كمية متجهة ، أي أنه يمثل المعامل والاتجاه. تمثل الوحدة القيمة الإجمالية للتسارع ، بينما يخبرنا الاتجاه عن اتجاه حركة الجسم (رأسيًا أو أفقيًا). إذا كانت سرعة الجسم تتناقص ، فإن قيمة تسارعه ستكون سالبة.

2. 

   
   
   افهم المتغيرات في المعادلة. يمكنك توسيع الشروط Δv و Δt في Δv = v_F - الخامس_أنا و Δt = ر_F - ت_أنا، أين الخامس_F يمثل السرعة النهائية ، الخامس_أنا يمثل السرعة الأولية ، ر_F يمثل الوقت النهائي و ر_أنا يمثل وقت البدء.
   • نظرًا لأن التسارع له اتجاه ، فمن المهم دائمًا طرح السرعة الأولية من السرعة النهائية. إذا قمت بتغيير ترتيب السرعات ، فسيكون اتجاه التسارع غير صحيح.
   • وقت البدء عادة ما يساوي 0 (ما لم يذكر في السؤال).

3. 

   
   
   طبق المعادلة لإيجاد العجلة. للبدء ، اكتب المعادلة وكل متغيراتها. المعادلة ، كما رأينا أعلاه ، هي أ = Δv / t = (v_F - الخامس_أنا) / (ر_F - ت_أنا). اطرح السرعة الأولية من السرعة النهائية ثم اقسم النتيجة على الفترة الزمنية. ستكون نتيجة القسمة مساوية لمتوسط ​​قيمة التسارع التي مر بها الجسم خلال هذه الفترة الزمنية.
   • إذا كانت السرعة النهائية أقل من السرعة الأولية ، فسيكون التسارع قيمة سالبة أو معدل تباطؤ الجسم.
   • مثال 1: سيارة سباق تتسارع بشكل منتظم من 18.5 م / ث إلى 46.1 م / ث في 2.47 ثانية. أوجد قيمة متوسط ​​التسارع.
     • اكتب المعادلة: أ = Δv / t = (v_F - الخامس_أنا) / (ر_F - ت_أنا)
     • عيّن قيم المتغيرات: الخامس_F = 46.1 م / ث ، الخامس_أنا = 18.5 م / ث ، ر_F = 2.47 ثانية ، ر_أنا = 0 ثانية.
     • حل المعادلة: ال = (46.1 - 18.5) / 2.47 = 11.17 م / ث.
   • مثال 2: يسافر سائق دراجة نارية بسرعة 22.4 م / ث وللدراجته النارية 2.55 ثانية بعد استخدام الفرامل. ابحث عن قيمة تباطؤك.
     • اكتب المعادلة: أ = Δv / t = (v_F - الخامس_أنا) / (ر_F - ت_أنا)
     • عيّن قيم المتغيرات: الخامس_F = 0 م / ث ، الخامس_أنا = 22.4 م / ث ، ر_F = 2.55 ثانية ، ر_أنا = 0 ثانية.
     • حل المعادلة: ال = (0 - 22.4) / 2.55 = -8.78 م / ث.

جزء 2 من 3: احسب العجلة باستخدام القوة الناتجة

1. 

   
   
   فهم تعريف القانون الثاني لـ نيوتن. القانون الثاني نيوتن (يُطلق عليه أيضًا المبدأ الأساسي للديناميات) ينص على أن الجسم يتسارع عندما تكون القوى المؤثرة عليه غير متوازنة. يعتمد هذا التسارع على القوى الناتجة المؤثرة على الجسم وكتلة الجسم. من خلال هذا القانون ، يمكن حساب التسارع عندما تعمل قوة معروفة على جسم معروف الكتلة.
   • القانون الثاني نيوتن يمكن التعبير عنها بالمعادلة F_الناتج = م س أ، أين F_الناتج يمثل القوة الناتجة التي يتم تطبيقها على الكائن ، م يمثل كتلة الجسم و ال يمثل تسارع الجسم.
   • عند استخدام هذه المعادلة ، استخدم وحدات القياس SI (النظام الدولي للوحدات). استخدم كيلوغرام (كجم) للكتلة ، نيوتن (N) للقوة والمتر في الثانية تربيع (م / ث) للتسريع.

2. 

   أوجد كتلة الجسم. لمعرفة كتلة الجسم ، استخدم مقياسًا (ميكانيكيًا أو رقميًا) للحصول على القيمة بالجرام. إذا كان الجسم كبيرًا جدًا ، فقد تحتاج إلى البحث عن بعض المراجع التي يمكن أن توفر قيمة كتلته. في حالة الأجسام الكبيرة ، من المرجح أن يتم التعبير عن الكتلة بالكيلوجرام (كجم).
   • لاستخدامها في هذه المعادلة ، يجب تحويل الكتلة إلى كيلوجرام. إذا كانت قيمة الكتلة بالجرام ، اقسمها على 1000 لتحويلها إلى كيلوجرام.

3. 

   احسب القوة الناتجة المؤثرة على الجسم. القوة الناتجة (أو الناتجة عن القوى) هي قوة غير متوازنة. إذا كان لديك قوتان في اتجاهين متعاكسين تعملان على جسم وأحدهما أكبر من الأخرى ، فستكون لديك قوة محصلة في اتجاه القوة الأكبر. التسارع هو نتيجة قوة غير متوازنة تعمل على جسم ما وتسبب تغيرًا في سرعته في نفس اتجاه القوة التي تسحبه أو تدفعه.
   • مثال: تخيل أنك وأخيك الأكبر تلعبان لعبة شد الحبل. تسحب الحبل إلى اليسار بقوة 5 نيوتن، بينما يسحب الحبل في الاتجاه المعاكس بقوة ٧ نيوتن. ناتج القوى المؤثرة على الحبل هو 2 نيوتن إلى اليمين (نحو أخيك).
   • 1 نيوتن (N) تعادل 1 كيلوغرام في المتر في الثانية المربعة (kg * m / s).

4. 

   أعد ترتيب المعادلة F = أماه لحساب العجلة. يمكنك تعديل صيغة القانون الثاني لـ نيوتن لتكون قادرًا على إيجاد التسارع ؛ لهذا ، اقسم طرفي المعادلة على الكتلة وستصل إلى التعبير أ = F / م. لحساب قيمة التسارع ، اقسم القوة على كتلة الجسم المتسارع.
   • تتناسب القوة طرديًا مع التسارع ؛ وبالتالي ، كلما زادت القوة ، زادت التسارع.
   • تتناسب الكتلة عكسيا مع التسارع ؛ لذلك ، كلما زادت الكتلة ، قلت التسارع.

5. 

   طبق المعادلة لإيجاد العجلة. التسارع يساوي حاصل قسمة القوة الناتجة المؤثرة على الجسم على كتلة الجسم. بعد استبدال قيم المتغيرات ، قم بحل القسمة البسيطة للوصول إلى قيمة تسريع الكائن.
   • مثال: قوة مقدارها 10 نيوتن يعمل بشكل موحد على كتلة 2 كجم. احسب عجلة الجسم.
   • أ = F / م = 10/2 = 5 م / ث

جزء 3 من 3: تحقق من معلوماتك

1. اتجاه التسارع. لا يتوافق المفهوم المادي للتسارع دائمًا مع طريقة استخدامه في الحياة اليومية. كل تسارع له اتجاه: بشكل عام نقول أنه موجب إذا كان موجهاً نحوه فوق أو ل حق والسلبية إذا كانت موجهة نحو منخفض أو ل اليسار. انظر إلى الجدول أدناه ومعرفة ما إذا كان القرار منطقيًا:

2. 

   قوة الاتجاه. تذكر: القوة تسبب التسارع فقط في الاتجاه الذي تعمل فيه. يمكن أن توفر بعض المشاكل معلومات غير ذات صلة لمحاولة إرباكك.
   • مثال: تسارع قارب لعبة كتلته 10 كجم إلى 2 م / ث في اتجاه الشمال. تهب الرياح باتجاه الغرب بقوة مقدارها ١٠٠ نيوتن على اللعبة. احسب العجلة الشمالية الجديدة للقارب.
   • الجواب: بما أن قوة الرياح متعامدة مع اتجاه الحركة ، فلن تؤثر على الحركة في هذا الاتجاه. لذلك ، سيستمر القارب في التسارع بسرعة 2 م / ث في اتجاه الشمال.

3. 

   القوة الناتجة. إذا كانت هناك أكثر من قوة تؤثر على جسم ما ، فيجب عليك تجميعها لتحديد القوة الناتجة قبل حساب التسارع. في الأسئلة التي تنطوي على بعدين ، سيكون القرار على النحو التالي:
   • مثال: تسحب آنا صندوقًا يبلغ وزنه 400 كجم إلى اليمين بقوة 150 نيوتن. كارلوس على الجانب الأيسر من الصندوق ويدفعها بقوة 200 نيوتن. تهب الرياح جهة اليسار بقوة مقدارها ١٠ نيوتن. احسب عجلة الصندوق.
   • الجواب: تستخدم هذه المشكلة لغة معقدة لمحاولة إرباك القارئ. عند رسم مخطط للمشكلة ، سترى أن القوى المؤثرة في المربع هي 150 نيوتن صحيح ، 200 نيوتن الحق و 10 نيوتن إلى اليسار. إذا كان الاتجاه الذي تم اعتماده على أنه موجب هو "صحيح" ، فإن القوة الناتجة ستكون 150 + 200-10 = 340 نيوتن. لذا فإن التسارع = F / م = 340 نيوتن / 400 كجم = 0.85 م / ث.