Wzór na przyspieszenie – zasady i przykłady obliczeń

8

Przyspieszenie to miara zmiany prędkości w czasie; w ruchu prostoliniowym definiujemy je jako a=Δv/Δt, gdzie Δv to zmiana prędkości (v−v₀), a Δt to czas trwania tej zmiany; jednostką w układzie SI jest metr na sekundę do kwadratu (m/s²). Wartość dodatnia oznacza wzrost prędkości, ujemna – hamowanie, często nazywane opóźnieniem; kierunek przyspieszenia w ruchu prostoliniowym pokrywa się z kierunkiem zmiany prędkości. W zadaniach szkolnych pamiętaj o spójności jednostek: jeśli prędkości masz w km/h, najpierw przelicz je na m/s, dzieląc przez 3,6; przykład: samochód zwiększa prędkość z 36 km/h do 90 km/h w 6 s; po przeliczeniu masz 10 m/s i 25 m/s, więc Δv=15 m/s, a=15/6=2,5 m/s². W ruchu jednostajnie przyspieszonym bez początkowej prędkości korzystamy ze wzorów kinematycznych: v=a·t, s=½·a·t², a z prędkością początkową v₀ odpowiednio v=v₀+a·t i s=v₀·t+½·a·t²; są one pochodną definicji i przydadzą się do obliczeń drogi, czasu lub prędkości po określonym czasie. Przykład krok po kroku: pociąg rusza z postoju i po 20 s osiąga 18 m/s przy stałym przyspieszeniu; a=18/20=0,9 m/s², a droga przebyta w tym czasie to s=½·a·t²=½·0,9·400=180 m; jeśli pytają o drogę hamowania z 20 m/s do zera przy opóźnieniu 4 m/s², to t=Δv/a=20/4=5 s, a s=½·(v+v₀)·t=½·(0+20)·5=50 m lub alternatywnie s=v₀²/(2a)=400/8=50 m – spójny wynik. Błędy najczęstsze to: pomijanie znaku (hamowanie daje a<0 w przyjętej osi), mieszanie minut z sekundami, użycie km/h² zamiast m/s² po niewłaściwym przeliczeniu, wpisanie prędkości w miejsce drogi w równaniach, zbyt wczesne zaokrąglenia; antidotum to porządny zapis, jednostki przy każdej liczbie i kontrola sensu liczbowego (przyspieszenie 100 m/s² w zwykłym aucie jest nielogiczne). W praktyce codziennej przyspieszenie opisuje to, co czujemy na starcie autobusu czy w windzie; jeśli winda rozpędza się z 0 do 2 m/s w 1,5 s, to a≈1,33 m/s², niewielkie, ale odczuwalne; telefon rejestruje to jako przeciążenie; przyspieszenie ziemskie g to około 9,81 m/s², w zadaniach szkolnych często przyjmuje się 10 m/s², co upraszcza rachunki w swobodnym spadku, gdzie prędkość po t sekundach wynosi v≈g·t, a droga s≈½·g·t², jeśli pominiemy opór powietrza. Zadania mieszane łączą przyspieszenie z prędkością średnią: w ruchu jednostajnie przyspieszonym od v₀ do v prędkość średnia na danym odcinku to (v₀+v)/2; z tego wynika prosty sposób liczenia drogi: s= v_śr·t, gdzie v_śr to średnia z wartości początkowej i końcowej; przykład: od 5 do 13 m/s w 4 s, średnia to 9 m/s, więc s=9·4=36 m, co zgadza się z s=v₀·t+½·a·t², bo a=(13−5)/4=2 m/s² i s=5·4+½·2·16=20+16=36. W zadaniach z wykresami a(t), v(t), s(t) pamiętaj o znaczeniu pól i nachylenia: pole pod wykresem przyspieszenia a(t) w przedziale czasu daje zmianę prędkości, pole pod wykresem prędkości v(t) – drogę; nachylenie wykresu v(t) to przyspieszenie, a nachylenie s(t) – prędkość; to pomaga, gdy liczby są zastąpione kształtami trójkątów i prostokątów na diagramie. W ruchu opóźnionym, np. hamowaniu roweru z 14 m/s do 0 w 3,5 s, a=(0−14)/3,5=−4 m/s², a droga hamowania to średnia prędkość 7 m/s razy 3,5 s, czyli 24,5 m; wynik sensowny – im większe opóźnienie, tym krótsza droga. W środowisku egzaminacyjnym często pojawiają się zadania o dwóch etapach ze stałymi przyspieszeniami; licz je etapami, a potem sumuj drogi i czasy; jeśli masz ograniczony czas, trzymaj się definicji a=Δv/Δt i prostych przekształceń, bo to zapewnia punkty nawet bez znajomości pełnego „zestawu wzorów”. Dobre nawyki: rysunek z osiami, zapis danych, wybór układu jednostek (najlepiej SI), kontrola znaków i sensowności; przyspieszenie nie musi być „duże”, by robić różnicę – to tempo zmiany prędkości, które w życiu codziennym decyduje o bezpieczeństwie jazdy, a w szkole – o szybkim zdobyciu punktów za poprawne i czytelne obliczenia.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj