ZÁPORNÉ ZRÝCHLENIE: VZORCE, VÝPOČET A VYRIEŠENÉ CVIČENIA - FYZICKÝ - 2024

Negatívne zrýchlenie vzniká, keď zmena alebo zmena rýchlosti v priebehu času má na záporné znamienko. Pozorujte psa na obrázku, ktorý sa baví na pláži. Piesok spomaľuje jeho pohyb, čo znamená, že dochádza k zrýchleniu oproti rýchlosti, ktorú nesie.

Toto zrýchlenie sa môže považovať za negatívne, na rozdiel od rýchlosti, ktorá sa uvádza ako pozitívna. Negatívne zrýchlenie však nie vždy spôsobuje zníženie rýchlosti.

Pes sa zabaví pri brzdení v piesku. Brzdné zrýchlenie sa môže považovať za negatívne zrýchlenie. Zdroj: Pixabay.

Pri jednorozmernom pohybe je smer pohybu všeobecne považovaný za pozitívny, to znamená smer rýchlosti. To je to, čo sa už predtým zvažovalo: u psa na obrázku je pozitívnym smerom ten, ktorý ide od chvosta k hlave.

Pred potopením labiek do piesku prišiel pes s určitou rýchlosťou v vpred, čo je pozitívne. Potom sa piesok spomalí, až kým sa nezastaví, to znamená nulovú konečnú rýchlosť.

Predpokladajme, že k tomu všetkému došlo v časovom období Δt. Zrýchlenie počas tohto času sa vypočíta takto:

Vo vyššie uvedenej rovnici v> 0, Δt> 0 a a 0, čo je záporné zrýchlenie (a <0). Pretože smer rýchlosti na začiatku bol považovaný za kladný, záporné zrýchlenie znamená, že zrýchlenie smeruje od rýchlosti. Preto sa dospelo k záveru, že:

Preto môžeme konštatovať, že:

• Keď rýchlosť a zrýchlenie majú rovnaké znamienko, bez ohľadu na to, ktoré znamienko sa rýchlosť zvýši. V takom prípade sa rýchlosť v závislosti od prípadu stáva pozitívnejšou alebo negatívnejšou.
• Ak rýchlosť a zrýchlenie majú opačné znamienka, rýchlosť klesá.

Vzorce na výpočet zrýchlenia

Bez ohľadu na znak, ktorý má, sa priemerné zrýchlenie a _m medzi okamihami t a t 'vypočíta podľa tohto vzorca:

Priemerné zrýchlenie poskytuje globálne informácie o tom, ako sa rýchlosť zmenila v uvažovanom časovom intervale. Okamžité zrýchlenie ponúka detail toho, ako sa rýchlosť mení v každom okamihu. Takže pre daný okamih t sa zrýchlenie vypočíta podľa tohto vzorca:

- Príklad 1

V počiatočnom okamihu t = 0,2 s má objekt rýchlosť 3 m / s. Neskôr, v okamihu t '= 0,4 s, má rýchlosť 1 m / s. Vypočítajte stredné zrýchlenie medzi časmi ta t 'a výsledok interpretujte.

odpoveď

- Príklad 2

V počiatočnom okamihu t = 0,6 s má objekt rýchlosť -1 m / s. Následne má v okamihu t '= 0,8 s rýchlosť -3 m / s. Vypočítajte priemerné zrýchlenie medzi časmi ta t '. Interpretujte výsledok.

odpoveď

Záverom možno povedať, že na konci časového intervalu sa rýchlosť ešte zhoršila (-3 m / s).

Znamená to, že mobil spomaľuje svoj pohyb? Nie. Znamienko mínus v rýchlosti znamená iba to, že ide späť a rýchlejšie, pretože jazda rýchlosťou -3 m / s je rýchlejšia ako rýchlosť -1 m / s, čo bola rýchlosť na začiatku.

Rýchlosť, ktorá je modulom rýchlosti, sa zvýšila napriek negatívnemu zrýchleniu. Myslím, že tento objekt zrýchlil. Preto sme dospeli k záveru:

- Príklad 3 - Zvislé zvracanie

Zoberme si nasledujúci príklad: objekt má okamžitú rýchlosť danú nasledujúcim výrazom so všetkými jednotkami v medzinárodnom systéme:

Nájdite rýchlosť a zrýchlenie pre časy 0 s, 0,5 s a 1,0 s. V každom prípade uveďte, či sa objekt zrýchľuje alebo spomaľuje.

odpoveď

Rýchlosť v každom z uvedených okamihov sa zistí substitúciou t priamo do rovnice. Zrýchlenie sa zistí odvodením daného výrazu ako funkcie času a následným vyhodnotením výsledku v každom z daných časov.

Výsledky sú nasledujúce:

Zrýchlenie je konštantné a negatívne pre všetky pohyby. Teraz je možné opísať, čo sa stalo s mobilom pri jeho pohybe.

V čase t = 0 s sa mobil spomaľoval. Toto okamžite nasleduje, pretože rýchlosť je kladná a zrýchlenie je záporné.

V okamihu t = 0,5 s sa mobil zastavil, aspoň na chvíľu bol v pokoji. Nie je možné zastaviť mobil, aj keď je zrýchlený. Najhmatateľnejším príkladom je vertikálny hádzanie smerom hore.

Absolventi sa postavia zvisle smerom k svojim čiapkam. Zdroj: Pexels.

Ak je mobil premietaný zvisle nahor, dosahuje maximálnu výšku. Ak sa zvolí pozitívny smer v tomto zmysle, čo sa takmer vždy robí, bude mať mobil v čase potrebnom na dosiahnutie tohto maximálneho bodu pozitívnu rýchlosť.

Ale gravitácia bola po celú dobu. A je vždy nasmerovaný zvisle dole, bez ohľadu na to, či objekt ide hore alebo dole. Prirodzene sa jej podarí postupne spomaliť mobil, až sa na chvíľu zastaví.

Mobil okamžite zmení rýchlosť a zamieri späť na zem. V tomto prípade je rýchlosť záporná, pretože ukazuje aj na zem. Preto gravitácia spôsobuje, že sa rýchlosť zvyšuje stále viac.

Hodnota gravitačného zrýchlenia bola odhadnutá na 9,8 m / s ² , ktorá sa na účely výpočtu zaokrúhľuje na 10 m / s ² . Objekt v príklade sa mohol hodiť smerom hore s počiatočnou rýchlosťou 5 m / s.

Nakoniec, v čase t = 1,0 s, je rýchlosť mobilu záporná. Ak ide o vertikálny vzlet smerom nahor, pri absencii trenia to znamená, že opäť prechádza východiskovým bodom, ale tentoraz smerom nadol.

Záverom možno povedať, že záporné zrýchlenie nemusí nevyhnutne znamenať, že sa mobil spomaľuje. Naopak, mobil by mohol ísť rýchlejšie a rýchlejšie. Je potrebné venovať pozornosť tomu, či sú znaky rýchlosti a zrýchlenia rovnaké alebo nie.

Referencie

1. Walker, J. 2010. Fyzika. Štvrté vydanie. Addison Wesley. 26-30.