Nếu bạn đã từng nhìn thấy một chiếc xe khác phóng nhanh vượt qua xe của bạn sau khi vượt đèn đỏ, thì bạn đã tận mắt chứng kiến sự khác biệt về khả năng tăng tốc. Gia tốc là tốc độ mà vận tốc của một vật thay đổi khi nó chuyển động. Bạn có thể tính toán gia tốc, được biểu thị bằng mét trên giây trên giây, dựa trên thời gian một vật thể thay đổi tốc độ của nó hoặc dựa trên lực tác dụng lên vật thể đó.
Bươc chân
Phương pháp 1/3: Tính Gia tốc từ Lực
Bước 1. Hiểu định luật chuyển động thứ hai của Newton
Định luật thứ hai về chuyển động của Newton phát biểu rằng khi lực tác dụng lên một vật không cân bằng, vật đó sẽ tăng tốc. Gia tốc này được xác định bởi lực tác dụng lên vật thể, cũng như khối lượng của chính vật thể đó. Gia tốc có thể được tính nếu lực tác dụng lên một vật và khối lượng của vật đó.
- Các định luật Newton có thể được chuyển thành các phương trình NSmạng lưới = m x a, với Fmạng lưới Biểu thị lực tác dụng lên vật, m khối lượng của vật và gia tốc tác dụng lên vật.
- Sử dụng đơn vị hệ mét khi sử dụng phương trình này. Sử dụng kilôgam (kg) làm đơn vị khối lượng, Newton (N) làm đơn vị lực và mét trên giây bình phương (m / s2) để thể hiện gia tốc.
Bước 2. Xác định khối lượng của vật
Để biết khối lượng của một vật, bạn có thể cân nó trên một cái cân và ghi lại khối lượng của nó theo đơn vị gam. Nếu vật thể bạn có rất lớn, bạn có thể cần tham khảo để tìm ra khối lượng của nó. Những vật lớn thường có khối lượng tính bằng kilôgam (kg).
Bạn phải chuyển đổi đơn vị khối lượng sang kilôgam để tiếp tục tính toán với phương trình này. Nếu khối lượng của vật thể của bạn được biểu thị bằng gam, bạn chỉ cần chia giá trị đó cho 1000 để chuyển nó sang kilôgam
Bước 3. Tính lực tác dụng lên vật
Lực kết quả là một lực không cân bằng. Nếu có hai lực ngược chiều nhau và một lực lớn hơn lực kia thì công của hai lực sẽ cùng phương với phương của lực lớn hơn. Gia tốc xảy ra khi một vật chịu một lực không cân bằng, do đó tốc độ của nó thay đổi để tiếp cận lực đang kéo hoặc đẩy vật đó.
- Ví dụ: giả sử bạn và em gái của bạn đang chơi kéo co. Bạn kéo sợi dây sang trái với lực 5 Newton, trong khi anh trai bạn kéo dây theo hướng ngược lại với lực 7 Newton. Lực kết quả trên dây là 2 Newton về bên trái, về phía anh trai của bạn.
- Để hiểu rõ hơn về các đơn vị, hãy hiểu rằng 1 Newton (1 N) bằng 1 kilogam mét / giây bình phương (kg-m / s2).
Bước 4. Biến đổi phương trình F = ma để giải bài toán gia tốc
Bạn có thể thay đổi thứ tự của công thức tính gia tốc, bằng cách chia cả hai vế của phương trình cho khối lượng, do đó bạn sẽ có phương trình: a = F / m. Để tìm gia tốc, bạn chỉ cần chia lực cho khối lượng của vật thể trải qua nó.
- Lực tỷ lệ thuận với gia tốc, có nghĩa là vật chịu lực càng lớn thì gia tốc càng lớn.
- Khối lượng tỷ lệ nghịch với gia tốc, có nghĩa là vật có khối lượng càng lớn thì gia tốc càng giảm.
Bước 5. Sử dụng công thức để giải bài toán gia tốc
Gia tốc bằng lực tác dụng lên một vật chia cho khối lượng của nó. Khi bạn đã viết ra các biến đã biết, hãy thực hiện phép chia để tìm gia tốc của đối tượng.
- Ví dụ: một lực 10 Newton tác dụng cùng phương lên một vật có khối lượng 2 kg. Gia tốc là bao nhiêu?
- a = F / m = 10/2 = 5 m / s2
Phương pháp 2/3: Tính gia tốc trung bình của hai tốc độ
Bước 1. Xác định phương trình của gia tốc trung bình
Bạn có thể tính gia tốc trung bình của một vật trong một khoảng thời gian nhất định dựa trên vận tốc của nó (tốc độ của vật theo một hướng nhất định), trước và sau khoảng thời gian đó. Để tính toán nó, bạn cần biết phương trình tính gia tốc: a = v / t trong đó a đại diện cho gia tốc, v là sự thay đổi của vận tốc và t là thời gian cần thiết để thay đổi vận tốc của vật.
- Đơn vị của gia tốc là mét trên giây trên giây, hoặc m / s2.
- Gia tốc là một đại lượng vectơ, có nghĩa là nó có cả độ lớn và hướng. Độ lớn của gia tốc là tổng lượng, trong khi hướng của nó được xác định bởi hướng mà vật đang chuyển động. Nếu vật chuyển động chậm dần đều thì gia tốc sẽ âm.
Bước 2. Hiểu các biến
Bạn có thể xác định v và t bằng cách tính toán thêm: v = vNS - vtôi và t = tNS - NStôi với vNS đại diện cho vận tốc cuối cùng, vtôi tốc độ ban đầu, tNS thời gian kết thúc, và ttôi thời hạn ban đầu.
- Vì gia tốc có hướng nên luôn giảm vận tốc cuối bằng vận tốc ban đầu. Nếu bạn đảo ngược nó, hướng của gia tốc bạn nhận được sẽ bị sai.
- Trừ khi có quy định khác trong bài toán, thời gian ban đầu vật chuyển động thường là 0 giây.
Bước 3. Sử dụng công thức để tìm gia tốc
Đầu tiên, hãy viết ra phương trình của bạn cùng với tất cả các biến đã biết. Phương trình là a = v / t = (vNS - vtôi)/(NSNS - NStôi). Lấy tốc độ ban đầu trừ tốc độ cuối cùng, sau đó chia kết quả cho khoảng thời gian. Kết quả là gia tốc trung bình của vật thể trong khoảng thời gian đó.
- Nếu vận tốc cuối cùng của vật nhỏ hơn vận tốc ban đầu thì gia tốc sẽ âm, nghĩa là vật đang giảm tốc.
-
Ví dụ 1: vận tốc của một ô tô đua tăng không ngừng từ 18,5 m / s đến 46,1 m / s trong 2,47 giây. Gia tốc trung bình là bao nhiêu?
- Viết phương trình: a = v / t = (vNS - vtôi)/(NSNS - NStôi)
- Viết ra các biến đã biết: vNS = 46, 1 m / s, vtôi = 18,5 m / s, tNS = 2, 47 giây, ttôi = 0 giây.
- Giải phương trình: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 mét / giây2.
-
Ví dụ 2: một người đi xe đạp dừng lại với vận tốc 22,4 m / s sau 2,55 giây nhấn phanh. Xác định độ giảm tốc.
- Viết phương trình: a = v / t = (vNS - vtôi)/(NSNS - NStôi)
- Viết ra các biến đã biết: vNS = 0 m / s, vtôi = 22,4 m / s, tNS = 2,55 giây, ttôi = 0 giây.
- Giải phương trình: a = (0 - 22, 4) / 2, 55 = -8, 78 mét / giây2.
Phương pháp 3/3: Kiểm tra lại câu trả lời
Bước 1. Hướng của gia tốc
Khái niệm gia tốc trong vật lý không phải lúc nào cũng giống với khái niệm được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Mỗi gia tốc có một hướng, thường được biểu thị bằng ký hiệu dương nếu nó đi lên hoặc sang phải, hoặc âm nếu nó đi xuống hoặc sang trái. Kiểm tra kỹ xem câu trả lời của bạn có hợp lý không dựa trên các hướng dẫn bên dưới:
| Chuyển động ô tô | Thay đổi tốc độ ô tô | Hướng tăng tốc |
|---|---|---|
| Di chuyển sang phải (+) nhấn bàn đạp ga | + → ++ (nhanh hơn) | khả quan |
| Di chuyển sang phải (+) nhấn phanh | ++ → + (ít tích cực hơn) | phủ định |
| Di chuyển sang trái (-) nhấn bàn đạp ga | - → - (tiêu cực hơn) | phủ định |
| Di chuyển sang trái (-) nhấn phanh | - → - (ít tiêu cực hơn) | khả quan |
| Di chuyển với tốc độ không đổi | vẫn như cũ | gia tốc bằng 0 |
Bước 2. Hướng phong cách
Hãy nhớ rằng, một lực chỉ gây ra một gia tốc "theo hướng của lực". Một số câu hỏi có thể đánh lừa bạn về điểm số không liên quan đến khả năng tăng tốc.
- Bài toán ví dụ: một con tàu đồ chơi có khối lượng 10 kg đang chuyển động với gia tốc về phía bắc là 2 m / s2. Gió thổi con tàu về phía tây với một lực 100 Newton. Gia tốc của con tàu hướng Bắc sau khi bị gió thổi là bao nhiêu?
- Trả lời: vì phương của lực vuông góc với phương chuyển động của vật nên không có tác dụng lên vật chuyển động theo phương đó. Tàu tiếp tục chuyển động hướng Bắc với gia tốc 2 m / s2.
Bước 3. Kiểu kết quả
Nếu lực tác dụng của một vật lớn hơn một, hãy tính lực gây ra từ tất cả chúng trước khi tính gia tốc. Sau đây là một ví dụ cho bài toán kiểu hai chiều:
- Ví dụ bài toán: April đang kéo một thùng hàng có khối lượng 400 kg sang trái với một lực 150 Newton. Bob đứng ở phía bên trái của thùng hàng và đẩy với một lực 200 Newton. Gió đang thổi sang trái với một lực 10 Newton. Gia tốc của thùng hàng là bao nhiêu?
- Trả lời: những câu hỏi trên cung cấp những manh mối phức tạp để lừa bạn. Vẽ một biểu đồ và bạn sẽ thấy một lực 150 Newton ở bên phải, 200 Newton ở bên trái và 10 Newton ở bên trái. Nếu "trái" là dương, lực tác dụng lên vật là 150 + 200 - 10 = 340 Newton. Gia tốc của vật = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
