NEGATIVNO UBRZANJE: FORMULE, PRORAČUN I RIJEŠENE VJEŽBE - FIZIČKA - 2024

Negativna akceleracija nastaje kada promjene ili varijacije u brzini tijekom vremena ima jedan negativan predznak. Promatrajte psa na slici kako se zabavlja na plaži. Pijesak usporava njegovo kretanje, što znači da postoji akceleracija suprotna brzini koju on nosi.

To se ubrzanje može smatrati negativnim, za razliku od brzine, koja je navedena kao pozitivna. Iako negativno ubrzanje ne uzrokuje uvijek smanjenje brzine.

Pas zabavno koči u pijesku. Ubrzanje kočenja može se smatrati negativnim ubrzanjem. Izvor: Pixabay.

U jednodimenzionalnom pokretu smjer napretka općenito se uzima kao pozitivan, odnosno smjer brzine. To je ono što se prije razmatralo: kod psa na slici pozitivan smjer je onaj koji ide od repa prema glavi.

Prije nego što je umočio šape u pijesak, pas je s određenom brzinom krenuo prema naprijed, to jest pozitivno. Tada se pijesak usporava sve dok se ne zaustavi, to jest, nulta konačna brzina.

Pretpostavimo da se sve to dogodilo u vremenskom razdoblju Δt. Ubrzanje se za to vrijeme izračunava ovako:

U gornjoj jednadžbi v> 0, Δt> 0, a zatim a <0, to je negativno ubrzanje (a <0). Budući da je smjer brzine u startu uzet kao pozitivan, tada negativno ubrzanje znači da je ubrzanje usmjereno od brzine. Stoga se zaključuje da:

Stoga možemo utvrditi da:

• Kad brzina i ubrzanje imaju isti znak, bez obzira na koji znak, brzina se povećava. U takvom slučaju, brzina postaje pozitivnija ili negativnija, ovisno o slučaju.
• Kada brzina i ubrzanje imaju suprotne znakove, brzina se smanjuje.

Formule za izračun ubrzanja

Bez obzira na znak koji ima, prosječno ubrzanje a _m između trenutaka t i t 'izračunava se sljedećom formulom:

Prosječno ubrzanje daje globalne informacije o tome kako se brzina promijenila u razmatranom vremenskom intervalu. Sa svoje strane, trenutačno ubrzanje nudi detalj kako se brzina mijenja u svakom trenutku. Dakle, za dati trenutak t, ubrzanje se izračunava sljedećom formulom:

-Primjer 1

U početnom trenutku t = 0,2 s objekt ima brzinu od 3 m / s. Kasnije, u trenutku t '= 0,4 s, ima brzinu od 1 m / s. Izračunajte srednje ubrzanje između vremena t i t 'i protumačite rezultat.

Odgovor

-Primjer 2

U početnom trenutku t = 0,6 s objekt ima brzinu -1 m / s. Nakon toga u trenutku t '= 0,8 s ima brzinu -3 m / s. Izračunajte srednje ubrzanje između vremena t i t '. Protumačite rezultat.

Odgovor

Zaključno, na kraju vremenskog intervala brzina je postala još negativnija (-3m / s).

Znači li to da mobitel usporava svoje kretanje? Ne. Znak minus u brzini znači samo da se kreće unatrag i brže, jer kretanje brzinom od -3 m / s ide brže nego pri -1m / s, brzina koja je bila na početku.

Brzina, koja je modul brzine, povećavala se unatoč negativnom ubrzanju. Mislim, ovaj se objekt ubrzao. Stoga zaključujemo:

-Primjer 3-Okomito bacanje prema gore

Razmotrimo sljedeći primjer: objekt ima trenutnu brzinu danu sljedećim izrazom, sa svim jedinicama u Međunarodnom sustavu:

Pronađite brzinu i ubrzanje za vremena 0s, 0,5s i 1,0s. U svakom slučaju navedite je li objekt ubrzava ili usporava.

Odgovor

Brzina u svakom od navedenih pokazatelja nalazi se zamjenom t izravno u jednadžbu. Ubrzanje se pronalazi izvedbom zadanog izraza u funkciji vremena, a zatim ocjenom rezultata u svakom danom vremenu.

Rezultati su sljedeći:

Ubrzanje je konstantno i negativno za sva kretanja. Sada je moguće opisati što se dogodilo s mobilnim telefonom dok se kreće.

U trenutku t = 0 s, mobitel je usporavao. To slijedi odmah jer je brzina pozitivna, a ubrzanje negativno.

U trenutku t = 0,5 s, mobilni telefon se zaustavio, barem trenutačno u mirovanju. Nije moguće da se mobitel zaustavi čak i kad je ubrzan. Najočitiji primjer je vertikalno bacanje prema gore.

Maturanti se vertikalno nagnu prema kapama. Izvor: Pexels.

Kad se mobilni uređaj projicira okomito prema gore, uspijeva postići maksimalnu visinu. Ako je odabran pozitivan smjer u tom smislu, što je ono što se gotovo uvijek radi, za vrijeme koje je potrebno da se dosegne ta maksimalna točka, mobilni će imati pozitivnu brzinu.

Ali gravitacija je bila cijelo vrijeme. I uvijek je usmjeren okomito prema dolje, bez obzira ide li objekt gore ili dolje. Naravno, uspijeva da mobitel postepeno usporava sve dok se na trenutak ne zaustavi.

Mobilni odmah okreće svoju brzinu i kreće natrag na zemlju. U ovom slučaju je brzina negativna jer upućuje i na zemlju. Stoga gravitacija uzrokuje da se brzina sve više povećava.

Vrijednost gravitacijskog ubrzanja procijenjena je na 9,8 m / s ², što je za potrebe izračuna zaokruženo na 10 m / s ². Objekt u primjeru možda je početno brzinom od 5 m / s bačen prema gore.

Napokon, pri t = 1,0 s, brzina mobilnog je negativna. Ako se radi o vertikalnom pokretanju prema gore, u nedostatku trenja, to znači da ponovo prolazi kroz početnu točku, ali ovaj put ide prema dolje, umjesto prema gore.

Zaključno, negativno ubrzanje ne znači nužno da se mobitel usporava. Naprotiv, mobilni bi mogao ići sve brže i brže. Postavlja se pažnja jesu li znakovi brzine i ubrzanja jednaki ili ne.

Reference

1. Walker, J. 2010. Fizika. Četvrto izdanje. Addison Wesley. 26-30.