Als je ooit een andere auto voorbij je auto hebt zien rijden na een rood licht, dan heb je het verschil in acceleratie uit de eerste hand ervaren. Versnelling is de snelheid waarmee de snelheid van een object verandert terwijl het beweegt. Je kunt versnelling berekenen, uitgedrukt in meter per seconde per seconde, op basis van de tijd die een object nodig heeft om zijn snelheid te veranderen, of op basis van de kracht die op het object wordt uitgeoefend.
Stap
Methode 1 van 3: Versnelling berekenen vanuit kracht
Stap 1. Begrijp de tweede bewegingswet van Newton
De tweede bewegingswet van Newton stelt dat wanneer de kracht die op een object wordt uitgeoefend uit balans is, het object zal versnellen. Deze versnelling wordt bepaald door de resulterende kracht op het object, evenals de massa van het object zelf. Versnelling kan worden berekend als de kracht die op een object wordt uitgeoefend en de massa van het object bekend zijn.
- De wetten van Newton kunnen worden vertaald in vergelijkingen Fnetto- = m x a, met Fnetto- Drukt de resulterende kracht op het object uit, m de massa van het object en a de versnelling op het object.
- Gebruik metrische eenheden bij het gebruik van deze vergelijking. Gebruik de kilogram (kg) als de eenheid van massa, Newton (N) als de eenheid van kracht en meters per seconde kwadraat (m/s2) om versnelling uit te drukken.
Stap 2. Bepaal de massa van het object
Om de massa van een object te bepalen, kunt u het op een balans wegen en het gewicht in grammen noteren. Als het object dat je hebt erg groot is, heb je misschien een referentie nodig om de massa te achterhalen. Grote voorwerpen hebben meestal een gewicht in kilogram (kg).
U moet de eenheden van massa naar kilogrammen converteren om door te gaan met berekeningen met deze vergelijking. Als de massa van je object wordt uitgedrukt in grammen, hoef je die waarde alleen maar te delen door 1000 om het om te rekenen naar kilogram
Stap 3. Bereken de resulterende kracht op het object
De resulterende kracht is een ongebalanceerde kracht. Als er twee krachten zijn die tegengesteld zijn aan elkaar, en een van hen is groter dan de andere, zal de resultante van de twee krachten gelijk zijn aan de richting van de grotere kracht. Versnelling vindt plaats wanneer een object een ongebalanceerde kracht ervaart, zodat de snelheid verandert om de kracht te benaderen die het trekt of duwt.
- Bijvoorbeeld: laten we zeggen dat jij en je zus touwtrekken spelen. Je trekt het touw naar links met een kracht van 5 Newton, terwijl je broer het touw in de tegenovergestelde richting trekt met een kracht van 7 Newton. De resulterende kracht op de snaar is 2 Newton naar links, richting je broer.
- Om de eenheden beter te begrijpen, moet u begrijpen dat 1 Newton (1 N) gelijk is aan 1 kilogram-meter/seconde kwadraat (kg-m/s2).
Stap 4. Verander de vergelijking F = ma om het versnellingsprobleem op te lossen
Je kunt de volgorde van de formule om de versnelling te berekenen veranderen door beide zijden van de vergelijking te delen door de massa, zodat je de vergelijking krijgt: a = F/m. Om versnelling te vinden, hoef je alleen maar de kracht te delen door de massa van het object dat het ervaart.
- De kracht is recht evenredig met de versnelling, wat betekent dat hoe groter de kracht die een voorwerp ondervindt, de versnelling nog groter zal zijn.
- Massa is omgekeerd evenredig met versnelling, wat betekent dat hoe meer massa een object heeft, hoe minder versnelling het zal hebben.
Stap 5. Gebruik de formule om het versnellingsprobleem op te lossen
Versnelling is gelijk aan de resulterende kracht op een voorwerp gedeeld door zijn massa. Nadat u de bekende variabelen hebt opgeschreven, voert u de deling uit om de versnelling van het object te vinden.
- Bijvoorbeeld: een kracht van 10 Newton wordt in dezelfde richting uitgeoefend op een voorwerp met een massa van 2 kg. Wat is de versnelling?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Methode 2 van 3: De gemiddelde versnelling van twee snelheden berekenen
Stap 1. Bepaal de vergelijking voor de gemiddelde versnelling
Je kunt de gemiddelde versnelling van een object over een bepaalde tijdsperiode berekenen op basis van zijn snelheid (de snelheid van het object in een bepaalde richting), voor en na die tijdspanne. Om het te berekenen, moet u de vergelijking kennen voor het berekenen van versnelling: a = v / t waarbij a staat voor de versnelling, v de verandering in snelheid, en t de tijd die nodig is om de snelheid van het object te veranderen.
- De eenheid van versnelling is meter per seconde per seconde, of m/s2.
- Versnelling is een vectorgrootheid, wat betekent dat het zowel grootte als richting heeft. De grootte van de versnelling is de totale hoeveelheid, terwijl de richting wordt bepaald door de richting waarin het object beweegt. Als het object vertraagt, is de versnelling negatief.
Stap 2. Begrijp de variabelen
Je kunt v en t bepalen door verdere berekeningen: v = vF - vl en t = tF - tl met vF vertegenwoordigt de eindsnelheid, vl beginsnelheid, tF eindtijd, en tl initiële tijd.
- Omdat versnelling een richting heeft, moet je de eindsnelheid altijd terugbrengen tot de beginsnelheid. Als je het omkeert, is de richting van de versnelling die je krijgt verkeerd.
- Tenzij anders vermeld in de opgave, is de initiële beweging van het object meestal 0 seconden.
Stap 3. Gebruik de formule om de versnelling te vinden
Noteer eerst uw vergelijking samen met alle bekende variabelen. De vergelijking is a = v / t = (vF - vl)/(tF - tl). Trek de eindsnelheid af van de beginsnelheid en deel het resultaat vervolgens door de tijdspanne. Het resultaat is de gemiddelde versnelling van het object over die tijdspanne.
- Als de eindsnelheid van het object lager is dan de beginsnelheid, is de versnelling negatief, wat betekent dat het object vertraagt.
-
Voorbeeld 1: de snelheid van een raceauto stijgt constant van 18,5 m/s naar 46,1 m/s in 2,47 seconden. Wat is de gemiddelde versnelling?
- Schrijf de vergelijking: a = v / t = (vF - vl)/(tF - tl)
- Noteer de bekende variabelen: vF = 46, 1 m/s, vl = 18,5 m/s, tF = 2, 47 s, tl = 0 s.
- Los de vergelijking op: a = (46, 1 – 18, 5)/2, 47 = 11, 17 meter/seconde2.
-
Voorbeeld 2: een fietser stopt bij 22,4 m/s na 2,55 seconden remmen. Bepaal de vertraging.
- Schrijf de vergelijking: a = v / t = (vF - vl)/(tF - tl)
- Noteer de bekende variabelen: vF = 0 m/s, vl = 22,4 m/s, tF = 2,55 s, tl = 0 s.
- Los de vergelijking op: a = (0 – 22, 4)/2, 55 = -8, 78 meter/seconde2.
Methode 3 van 3: De antwoorden opnieuw controleren
Stap 1. Richting van versnelling
Het concept van versnelling in de natuurkunde is niet altijd hetzelfde als in het dagelijks leven. Elke versnelling heeft een richting, meestal aangegeven door een positief symbool als het omhoog of naar rechts gaat, of negatief als het naar beneden of naar links gaat. Controleer nogmaals of je antwoord klopt op basis van de onderstaande instructies:
| Autobeweging | Verandering van autosnelheid | Versnellingsrichting |
|---|---|---|
| Beweeg naar rechts (+) druk op het gaspedaal | + → ++ (sneller) | positief |
| Beweeg naar rechts (+) kantpers | ++ → + (minder positief) | negatief |
| Ga naar links (-) druk op het gaspedaal | - → -- (meer negatief) | negatief |
| Beweeg naar links (-) kantpers | -- → - (minder negatief) | positief |
| Bewegen met een constante snelheid | blijft hetzelfde | versnelling is nul |
Stap 2. Stijlrichting
Bedenk dat een kracht alleen een versnelling "in de richting van de kracht" veroorzaakt. Sommige vragen kunnen u misleiden met scores die geen verband houden met versnelling.
- Voorbeeldprobleem: een speelgoedschip met een massa van 10 kg beweegt zich met een versnelling naar het noorden van 2 m/s2. De wind blaast het schip westwaarts met een kracht van 100 Newton. Wat is de versnelling van het schip dat naar het noorden vaart nadat het door de wind is geblazen?
- Antwoord: omdat de richting van de kracht loodrecht staat op de beweging van het object, heeft het geen effect op objecten die in die richting bewegen. Het schip zal verder naar het noorden gaan met een versnelling van 2 m/s2.
Stap 3. Resulterende stijl
Als de kracht die door een object wordt ervaren meer dan één is, bereken dan de resulterende kracht van alle objecten voordat u de versnelling berekent. Het volgende is een voorbeeld van een tweedimensionaal stijlprobleem:
- Voorbeeld probleem: April trekt een container van 400 kg naar links met een kracht van 150 Newton. Bob staat aan de linkerkant van de container en duwt met een kracht van 200 Newton. De wind waait naar links met een kracht van 10 Newton. Wat is de versnelling van de container?
- Antwoord: de bovenstaande vragen bieden complexe aanwijzingen om u te misleiden. Teken een diagram en je ziet een kracht van 150 Newton naar rechts, 200 Newton naar links en 10 Newton naar links. Als "links" positief is, is de resulterende kracht op het object 150 + 200 - 10 = 340 Newton. Versnelling van object = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m/s2.
