Wenn Sie schon einmal gesehen haben, dass ein anderes Auto nach einer roten Ampel an Ihrem Auto vorbeirast, dann haben Sie den Unterschied in der Beschleunigung aus erster Hand erlebt. Beschleunigung ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Geschwindigkeit eines Objekts ändert, während es sich bewegt. Sie können die Beschleunigung, ausgedrückt in Metern pro Sekunde pro Sekunde, basierend auf der Zeit, die ein Objekt benötigt, um seine Geschwindigkeit zu ändern, oder basierend auf der auf das Objekt ausgeübten Kraft berechnen.
Schritt
Methode 1 von 3: Berechnen der Beschleunigung aus der Kraft
Schritt 1. Verstehen Sie das zweite Bewegungsgesetz von Newton
Newtons zweites Bewegungsgesetz besagt, dass, wenn die auf ein Objekt ausgeübte Kraft unausgeglichen ist, das Objekt beschleunigt wird. Diese Beschleunigung wird durch die resultierende Kraft auf das Objekt sowie die Masse des Objekts selbst bestimmt. Die Beschleunigung kann berechnet werden, wenn die auf ein Objekt ausgeübte Kraft und die Masse des Objekts bekannt sind.
- Die Newtonschen Gesetze lassen sich in Gleichungen übersetzen FNetz = m x a, mit FNetz Drückt die resultierende Kraft auf das Objekt, m die Masse des Objekts und a die Beschleunigung auf das Objekt aus.
- Verwenden Sie metrische Einheiten, wenn Sie diese Gleichung verwenden. Verwenden Sie Kilogramm (kg) als Masseneinheit, Newton (N) als Krafteinheit und Meter pro Sekunde zum Quadrat (m/s.).2) um Beschleunigung auszudrücken.
Schritt 2. Bestimmen Sie die Masse des Objekts
Um die Masse eines Gegenstandes herauszufinden, kann man ihn auf einer Waage wiegen und sein Gewicht in Gramm notieren. Wenn Ihr Objekt sehr groß ist, benötigen Sie möglicherweise eine Referenz, um seine Masse herauszufinden. Große Gegenstände haben normalerweise ein Gewicht in Kilogramm (kg).
Sie müssen die Masseneinheiten in Kilogramm umrechnen, um mit den Berechnungen mit dieser Gleichung fortzufahren. Wenn die Masse Ihres Objekts in Gramm ausgedrückt wird, müssen Sie diesen Wert nur durch 1000 teilen, um ihn in Kilogramm umzurechnen
Schritt 3. Berechnen Sie die resultierende Kraft auf das Objekt
Die resultierende Kraft ist eine unausgeglichene Kraft. Wenn zwei Kräfte einander entgegengesetzt sind und eine von ihnen größer ist als die andere, ist die Resultierende der beiden Kräfte gleich der Richtung der größeren Kraft. Beschleunigung tritt auf, wenn ein Objekt einer unausgeglichenen Kraft ausgesetzt ist, sodass sich seine Geschwindigkeit ändert, um sich der Kraft zu nähern, die es zieht oder drückt.
- Beispiel: Angenommen, Sie und Ihre Schwester spielen Tauziehen. Du ziehst das Seil mit einer Kraft von 5 Newton nach links, während dein Bruder das Seil mit einer Kraft von 7 Newton in die entgegengesetzte Richtung zieht. Die resultierende Kraft auf die Saite beträgt 2 Newton nach links, in Richtung Ihres Bruders.
- Um die Einheiten besser zu verstehen, verstehen Sie, dass 1 Newton (1 N) gleich 1 Kilogramm-Meter/Quadratsekunde (kg-m/s2).
Schritt 4. Ändern Sie die Gleichung F = ma, um das Beschleunigungsproblem zu lösen
Sie können die Reihenfolge der Formel zur Berechnung der Beschleunigung ändern, indem Sie beide Seiten der Gleichung durch die Masse dividieren, sodass Sie die Gleichung erhalten: a = F/m. Um die Beschleunigung zu finden, müssen Sie nur die Kraft durch die Masse des Objekts dividieren, das sie erfährt.
- Die Kraft ist direkt proportional zur Beschleunigung, das heißt, je größer die Kraft ist, die ein Objekt erfährt, desto größer ist die Beschleunigung.
- Die Masse ist umgekehrt proportional zur Beschleunigung, das heißt, je mehr Masse ein Objekt hat, desto weniger Beschleunigung hat es.
Schritt 5. Verwenden Sie die Formel, um das Beschleunigungsproblem zu lösen
Die Beschleunigung ist gleich der resultierenden Kraft auf ein Objekt geteilt durch seine Masse. Nachdem Sie die bekannten Variablen aufgeschrieben haben, führen Sie die Division durch, um die Beschleunigung des Objekts zu ermitteln.
- Beispiel: Auf ein Objekt mit einer Masse von 2 kg wird eine Kraft von 10 Newton in die gleiche Richtung ausgeübt. Wie ist die Beschleunigung?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Methode 2 von 3: Berechnung der durchschnittlichen Beschleunigung von zwei Geschwindigkeiten
Schritt 1. Bestimmen Sie die Gleichung für die durchschnittliche Beschleunigung
Sie können die durchschnittliche Beschleunigung eines Objekts über einen bestimmten Zeitraum basierend auf seiner Geschwindigkeit (der Geschwindigkeit des Objekts in eine bestimmte Richtung) vor und nach dieser Zeitspanne berechnen. Um es zu berechnen, müssen Sie die Gleichung zur Berechnung der Beschleunigung kennen: a = v / t wobei a die Beschleunigung, v die Geschwindigkeitsänderung und t die Zeit darstellt, die benötigt wird, um die Geschwindigkeit des Objekts zu ändern.
- Die Einheit der Beschleunigung ist Meter pro Sekunde pro Sekunde oder m/s2.
- Die Beschleunigung ist eine vektorielle Größe, das heißt, sie hat sowohl Betrag als auch Richtung. Die Größe der Beschleunigung ist der Gesamtbetrag, während ihre Richtung durch die Richtung bestimmt wird, in die sich das Objekt bewegt. Wenn das Objekt langsamer wird, ist die Beschleunigung negativ.
Schritt 2. Verstehen Sie die Variablen
Sie können v und t durch weitere Rechnungen bestimmen: v = vF - vich und t = tF - Tich mit vF repräsentiert die Endgeschwindigkeit, vich Anfangsgeschwindigkeit, tF Endzeit und tich anfängliche Zeit.
- Da die Beschleunigung eine Richtung hat, sollten Sie die Endgeschwindigkeit immer auf die Anfangsgeschwindigkeit reduzieren. Wenn Sie es umkehren, ist die Richtung der Beschleunigung falsch.
- Sofern im Problem nicht anders angegeben, beträgt die anfängliche Zeit, in der sich das Objekt bewegt, normalerweise 0 Sekunden.
Schritt 3. Verwenden Sie die Formel, um die Beschleunigung zu ermitteln
Schreiben Sie zuerst Ihre Gleichung zusammen mit allen bekannten Variablen auf. Die Gleichung lautet a = v / t = (vF - vich)/(TF - Tich). Subtrahiere die Endgeschwindigkeit von der Anfangsgeschwindigkeit und dividiere dann das Ergebnis durch die Zeitspanne. Das Ergebnis ist die durchschnittliche Beschleunigung des Objekts über diese Zeitspanne.
- Wenn die Endgeschwindigkeit des Objekts geringer als seine Anfangsgeschwindigkeit ist, ist die Beschleunigung negativ, was bedeutet, dass das Objekt abgebremst wird.
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Beispiel 1: Die Geschwindigkeit eines Rennwagens steigt in 2,47 Sekunden konstant von 18,5 m/s auf 46,1 m/s. Wie hoch ist die durchschnittliche Beschleunigung?
- Schreiben Sie die Gleichung: a = v / t = (vF - vich)/(TF - Tich)
- Schreiben Sie die bekannten Variablen auf: vF = 46, 1 m/s, vich = 18,5 m/s, tF = 2, 47 s, tich = 0 s.
- Lösen Sie die Gleichung: a = (46, 1 – 18, 5)/2, 47 = 11, 17 Meter/Sekunde2.
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Beispiel 2: Ein Radfahrer stoppt mit 22,4 m/s nach 2,55 Sekunden Betätigung der Bremse. Bestimmen Sie die Verzögerung.
- Schreiben Sie die Gleichung: a = v / t = (vF - vich)/(TF - Tich)
- Schreiben Sie die bekannten Variablen auf: vF = 0 m/s, vich = 22,4 m/s, tF = 2,55 s, tich = 0 s.
- Lösen Sie die Gleichung: a = (0 – 22, 4)/2, 55 = -8, 78 Meter/Sekunde2.
Methode 3 von 3: Überprüfen Sie die Antworten erneut
Schritt 1. Richtung der Beschleunigung
Der Begriff der Beschleunigung in der Physik ist nicht immer derselbe wie im Alltag. Jede Beschleunigung hat eine Richtung, die normalerweise durch ein positives Symbol angezeigt wird, wenn sie nach oben oder rechts geht, oder eine negative, wenn sie nach unten oder links geht. Überprüfen Sie anhand der folgenden Anweisungen, ob Ihre Antwort sinnvoll ist:
| Autobewegung | Geschwindigkeitsänderung des Autos | Beschleunigungsrichtung |
|---|---|---|
| Bewegen Sie sich nach rechts (+) drücken Sie das Gaspedal | + → ++ (schneller) | positiv |
| Nach rechts bewegen (+) Bremse drücken | ++ → + (weniger positiv) | Negativ |
| Bewegen Sie sich nach links (-) drücken Sie das Gaspedal | - → -- (eher negativer) | Negativ |
| Nach links bewegen (-) Bremse drücken | -- → - (weniger negativ) | positiv |
| Mit konstanter Geschwindigkeit bewegen | Bleibt das selbe | Beschleunigung ist null |
Schritt 2. Stilrichtung
Denken Sie daran, eine Kraft verursacht nur eine Beschleunigung "in Richtung der Kraft". Einige Fragen können Sie mit Scores täuschen, die nicht mit der Beschleunigung zusammenhängen.
- Beispielaufgabe: Ein Spielzeugschiff mit einer Masse von 10 kg bewegt sich mit einer Beschleunigung nach Norden von 2 m/s2. Der Wind bläst das Schiff mit einer Stärke von 100 Newton nach Westen. Wie groß ist die Beschleunigung des Schiffes in Richtung Norden, nachdem es vom Wind geblasen wurde?
- Antwort: Da die Kraftrichtung senkrecht zur Bewegung des Objekts ist, hat sie keinen Einfluss auf Objekte, die sich in diese Richtung bewegen. Das Schiff bewegt sich mit einer Beschleunigung von 2 m/s. weiter in Richtung Norden2.
Schritt 3. Resultierender Stil
Wenn die auf ein Objekt ausgeübte Kraft mehr als eine ist, berechnen Sie die resultierende Kraft aus allen, bevor Sie die Beschleunigung berechnen. Das Folgende ist ein Beispiel für ein zweidimensionales Stilproblem:
- Beispielaufgabe: April zieht einen 400 kg Container mit einer Kraft von 150 Newton nach links. Bob steht auf der linken Seite des Containers und drückt mit einer Kraft von 200 Newton. Der Wind bläst nach links mit einer Stärke von 10 Newton. Wie groß ist die Beschleunigung des Containers?
- Antwort: Die obigen Fragen liefern komplexe Hinweise, um Sie auszutricksen. Zeichnen Sie ein Diagramm und Sie sehen eine Kraft von 150 Newton nach rechts, 200 Newton nach links und 10 Newton nach links. Wenn "links" positiv ist, beträgt die resultierende Kraft auf das Objekt 150 + 200 - 10 = 340 Newton. Objektbeschleunigung = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m/s2.
