Любое перемещение тел изучает специальный раздел физики - кинематика. В нем не рассматриваются причины, которые привели к началу движения тела, а изучаются лишь законы изменения положения тела в пространстве с течением времени. В данной статье ответим на вопрос, как найти ускорение через скорость.
Скорость и ускорение - основные кинематические характеристики
Вам будет интересно:Идиолект - это... Общие сведения, место и роль
Каждый школьник сможет дать ответ на вопрос, что такое скорость. Под ней понимают физическую величину, которая определяет быстроту прохождения телом расстояний, что математически выражается через производную пути l по времени t:
v = dl/dt.
В системе СИ скорость принято измерять в метрах в секунду (м/с).
Если взять теперь производную по времени t от скорости v, то мы получим ускорение a:
a = dv/dt = d2l/dt2.
Заметим, что ускорение может быть также рассчитано, как вторая производная по времени от пути. Величина a показывает быстроту, с которой изменяется величина v. Как правило, ускорение определяют в метрах в секунду в квадрате (м/с2).
Величины a и v являются векторными. Скорость направлена по касательной к траектории, а ускорение совпадает с вектором изменения скорости.
Равноускоренное (равнозамедленное) движение по прямой
Когда тело движется вдоль прямой линии с постоянным ускорением, то есть a=const, то существует всего три формулы определения ускорения через скорость и время:
a = v/t;
a = (v-v0)/t;
a = (v0-v)/t.
Первое выражение позволяет определить ускорение, если тело начало ускоренное движение из состояния покоя. Оно отличается от математического определения ускорения тем, что в данном случае определяется средняя величина a за время движения t. Второе выражение также справедливо для ускоренного движения, только в этом случае до возникновения ускорения тело уже имело скорость v0. Наконец, третья формула применяется тогда, когда тело замедляет свое движение (тормозит) с постоянным ускорением.
Отметим, что все три равенства предполагают линейную зависимость между величинами a и v.
Пример решения задачи
Автомобиль двигался по трассе со скоростью 80 км/ч. Затем он начал тормозить и остановился ровно через 1 минуту. Необходимо определить его среднее ускорение торможения.
Прежде чем пользоваться записанной в предыдущем пункте формулой ускорения через скорость, переведем известные из условия задачи величины в единицы СИ:
v0 = 80 км/ч = 22,22 м/с;
t = 1 мин. = 60 с.
Поскольку автомобиль в итоге остановился, то v = 0. Подставим все известные значения в соответствующую формулу, получим:
a = (v0-v)/t = 22,22/60 = 0,37 м/с2.
Рассчитанная величина не является слишком большой по сравнению с ускорением, которое наша планета сообщает всем телам (9,81 м/с2).
