Aceleración es una palabra familiar. No es un ingeniero, aparece con mayor frecuencia en artículos y ediciones de noticias. Aceleración del desarrollo, la cooperación y otros procesos sociales. El significado original de esta palabra está relacionado con los fenómenos físicos. ¿Cómo encontrar la aceleración de un cuerpo en movimiento, o la aceleración como indicador de la potencia del automóvil? ¿Puede tener otros significados?
Qué sucede entre 0 y 100 (definición del término)
El indicador de la potencia del automóvil se considera el tiempo de su aceleración de cero a cientos. Pero, ¿qué sucede en el medio? Considere nuestro Lada Vesta con sus reclamados 11 segundos.
Una de las fórmulas para encontrar la aceleración se escribe de la siguiente manera:
a=(V2 – V1) / t
En nuestro caso:
a – aceleración, m/s∙s
V1 – velocidad inicial, m/s;
V2 – velocidad final, m/s;
t – tiempo.
Traigamos los datos al sistema SI, es decir, km/h recalcularemos en m/s:
100 km/h=100000 m /3600 s=27,28 m/s.
Ahora puedes encontrar la aceleración del Kalina:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 m/s∙s
¿Qué significan estos números? Una aceleración de 2,53 metros por segundo por segundo indica que por cada segundo la velocidad del automóvil aumenta en 2,53 m/s.
Al comenzar desde un lugar (desde cero):
- en el primer segundo el coche acelerará a una velocidad de 2,53 m/s;
- para el segundo - hasta 5,06 m/s;
- al final del tercer segundo, la velocidad será de 7,59 m/s, etc.
Así, podemos resumir: la aceleración es el aumento de la velocidad de un punto por unidad de tiempo.
Segunda ley de Newton, es fácil
Entonces, se calcula el valor de la aceleración. Es hora de preguntarse de dónde viene esta aceleración, cuál es su fuente principal. Solo hay una respuesta: fuerza. Es la fuerza con la que las ruedas empujan el automóvil hacia adelante lo que hace que acelere. ¿Y cómo encontrar la aceleración si se conoce la magnitud de esta fuerza? La relación entre estas dos cantidades y la masa de un punto material fue establecida por Isaac Newton (esto no ocurrió el día que le cayó una manzana en la cabeza, entonces descubrió otra ley física).
Y esta ley está escrita así:
F=m ∙ a, donde
F – fuerza, N;
m – masa, kg;
a – aceleración, m/s∙s.
Refiriéndose al producto de la industria automotriz rusa, puede calcular la fuerza con la que las ruedas empujan el automóvil hacia adelante.
F=m ∙ a=1585 kg ∙ 2,53 m/s∙s=4010 N
o 4010 / 9,8=409 kg∙s
¿Significa esto que si no suelta el pedal del acelerador, el automóvil aumentará la velocidad hasta alcanzar la velocidad del sonido? Por supuesto no. Ya cuando alcanza una velocidad de 70 km/h (19,44 m/s), la resistencia del aire alcanza los 2000 N.
¿Cómo encontrar la aceleración en el momento en que el Lada "vuela" a tal velocidad?
a=F / m=(Fruedas – Fresistencia.) / m=(4010 – 2000) / 1585=1, 27 m/s∙s
Como ves, la fórmula te permite encontrar tanto la aceleración, conociendo la fuerza con la que actúan los motores sobre el mecanismo (otras fuerzas: viento, caudal de agua, peso, etc.), como viceversa.
Por qué necesitas saber la aceleración
En primer lugar, para calcular la velocidad de cualquier cuerpo material en un momento de interés, así como su ubicación.
Suponga que nuestro "Lada Vesta" acelera en la Luna, donde no hay resistencia frontal del aire debido a su ausencia, entonces su aceleración en algún momento será estable. En este caso, determinamos la velocidad del auto 5 segundos después del inicio.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 m/s
o 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 km/h
V0 – velocidad del punto inicial.
¿Y a qué distancia del inicio estará nuestro carro lunar en este momento? Para ello, la forma más sencilla es utilizar la fórmula universal para determinar las coordenadas:
x=x0 + V0t + (en2) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 m
x0 – inicialpunto coordenada.
Esta es exactamente la distancia que tendrá Vesta para salir de la línea de salida en 5 segundos.
Pero, de hecho, para encontrar la velocidad y la aceleración de un punto en un momento dado, en realidad es necesario tener en cuenta y calcular muchos otros factores. Por supuesto, si el Lada Vesta golpea la luna, no será pronto, su aceleración, además de la potencia del nuevo motor de inyección, se ve afectada no solo por la resistencia del aire.
A diferentes velocidades del motor, produce un esfuerzo diferente, esto sin tener en cuenta el número de la marcha engranada, el coeficiente de adherencia de las ruedas a la carretera, la pendiente de esta misma carretera, velocidad del viento y mucho más.
¿Qué otras aceleraciones hay
La fuerza puede hacer algo más que hacer que el cuerpo avance en línea recta. Por ejemplo, la fuerza de la gravedad de la Tierra hace que la Luna curve constantemente su trayectoria de vuelo de tal manera que siempre da vueltas a nuestro alrededor. ¿Hay una fuerza actuando sobre la luna en este caso? Sí, esta es la misma fuerza que descubrió Newton con la ayuda de una manzana: la fuerza de atracción.
Y la aceleración que le da a nuestro satélite natural se llama centrípeta. ¿Cómo encontrar la aceleración de la Luna mientras orbita?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 donde
ac – aceleración centrípeta, m/s∙s;
V es la velocidad de la Luna en su órbita, m/s;
R – radio de la órbita, m;
T– período de la revolución de la Luna alrededor de la Tierra, s.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 002723331 m /s∙s
