ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ: ФОРМУЛЫ, РАСЧЕТ И РЕШАЕМЫЕ УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2024

Отрицательное ускорение возникает , когда изменение или изменение скорости в течение определенного периода времени имеет более отрицательный знак. Наблюдайте за собакой на изображении, веселящейся на пляже. Песок замедляет его движение, а это означает, что есть ускорение, противоположное скорости, которую он несет.

Это ускорение можно рассматривать как отрицательное, в отличие от скорости, которая указывается как положительная. Хотя отрицательное ускорение не всегда вызывает снижение скорости.

Собака весело тормозит на песке. Ускорение при торможении можно рассматривать как отрицательное ускорение. Источник: Pixabay.

В одномерном движении направление движения обычно считается положительным, то есть направление скорости. Это то, что считалось ранее: у собаки на рисунке положительное направление - это то, которое идет от хвоста к голове.

Перед тем как погрузить лапы в песок, собака двигалась с определенной скоростью v вперед, то есть положительной. Затем песок замедляется до полной остановки, то есть до нулевой конечной скорости.

Предположим, что все это произошло за промежуток времени Δt. Ускорение за это время будет рассчитываться следующим образом:

В приведенном выше уравнении v> 0, Δt> 0, тогда a <0, то есть отрицательное ускорение (a <0). Поскольку вначале направление скорости было положительным, то отрицательное ускорение означает, что ускорение направлено в сторону от скорости. Таким образом, делается вывод, что:

Следовательно, мы можем установить, что:

• Когда скорость и ускорение имеют одинаковый знак, независимо от знака, скорость увеличивается. В таком случае скорость становится более положительной или более отрицательной, в зависимости от случая.
• Когда скорость и ускорение имеют противоположные знаки, скорость уменьшается.

Формулы для расчета ускорения

Независимо от знака, среднее ускорение a _m между моментами t и t 'рассчитывается по следующей формуле:

Среднее ускорение предоставляет общую информацию о том, как изменилась скорость за рассматриваемый интервал времени. Со своей стороны, мгновенное ускорение дает подробную информацию о том, как скорость изменяется в каждый момент. Итак, для данного момента t ускорение рассчитывается по следующей формуле:

-Пример 1

В начальный момент t = 0,2 с объект имеет скорость 3 м / с. Позже, в момент t '= 0,4 с, он имеет скорость 1 м / с. Вычислите среднее ускорение между моментами времени t и t 'и интерпретируйте результат.

Ответить

-Пример 2

В начальный момент t = 0,6 с объект имеет скорость -1 м / с. Впоследствии в момент t '= 0,8 с он имеет скорость -3 м / с. Вычислите среднее ускорение между моментами t и t '. Интерпретируйте результат.

Ответить

В заключение, в конце временного интервала скорость стала еще более отрицательной (-3 м / с).

Значит ли это, что мобильный телефон замедляет свое движение? Нет. Знак минус в скорости означает только то, что он движется назад и быстрее, поскольку скорость -3 м / с идет быстрее, чем -1 м / с, скорость, которая была в начале.

Скорость, которая является модулем скорости, увеличилась, несмотря на отрицательное ускорение. Я имею ввиду, этот объект ускорился. Отсюда делаем вывод:

-Пример 3-Вертикальное подбрасывание.

Рассмотрим следующий пример: объект имеет мгновенную скорость, заданную следующим выражением, со всеми единицами измерения Международной системы:

Найдите скорость и ускорение для времен 0 с, 0,5 с и 1,0 с. В каждом случае укажите, ускоряется или замедляется объект.

Ответить

Скорость в каждый из указанных моментов времени находится путем прямой подстановки t в уравнение. Ускорение находится путем получения данного выражения как функции времени и последующей оценки результата в каждый из заданных моментов времени.

Результаты следующие:

Ускорение постоянное и отрицательное для любого движения. Теперь можно описать, что случилось с мобильным телефоном в процессе его движения.

В момент t = 0 с мобиль замедлял ход. Это следует немедленно, поскольку скорость положительна, а ускорение отрицательна.

В момент t = 0,5 с мобиль остановился, по крайней мере, на мгновение покоился. Мобильный телефон может остановиться даже при ускорении. Самый наглядный пример - вертикальный бросок вверх.

Выпускники наклоняются вертикально к шапкам. Источник: Pexels.

Когда мобильный телефон проецируется вертикально вверх, ему удается достичь максимальной высоты. Если в этом смысле выбрано положительное направление, что происходит почти всегда, в течение времени, необходимого для достижения этой максимальной точки, мобильный телефон будет иметь положительную скорость.

Но гравитация существовала все время. И он всегда направлен вертикально вниз, независимо от того, идет ли объект вверх или вниз. Естественно, ей удается постепенно замедлять работу мобильного телефона, пока он не остановится на мгновение.

Мобайл немедленно меняет скорость и возвращается к земле. В этом случае скорость отрицательна, потому что она также указывает на землю. Следовательно, гравитация заставляет скорость увеличиваться все больше и больше.

Значение ускорения свободного падения оценивается в 9,8 м / с ² , которое для целей расчета округлено до 10 м / с ² . Объект в примере вполне мог быть брошен вверх с начальной скоростью 5 м / с.

Наконец, при t = 1,0 с скорость мобильного телефона отрицательна. Если это вертикальный старт вверх, при отсутствии трения это означает, что он снова проходит через начальную точку, но на этот раз он идет вниз, а не вверх.

В заключение, отрицательное ускорение не обязательно означает, что мобильный телефон тормозит. Напротив, мобильный телефон может работать все быстрее и быстрее. Нужно обратить внимание на то, совпадают ли признаки скорости и ускорения.

Ссылки

1. Уокер, Дж. 2010. Физика. Четвертое издание. Эддисон Уэсли. 26-30.