Онлайн конвертори на единици • Механика • Конвертор на ускорение • Компактен калкулатор
Преобразувател на ускорение
обемен поток
Главна информация
Ускорението е промяната в скоростта на тялото за определен период от време. В системата SI ускорението се измерва в метри в секунда в секунда. Често се използват и други единици. Ускорението може да бъде постоянно, като ускорението на тяло при свободно падане, или може да варира, като ускорението на движеща се кола.
Инженерите и дизайнерите вземат предвид ускорението при проектирането и производството на автомобили. Шофьорите използват знанието за това колко бързо колата им ускорява или забавя по време на шофиране. Познанията за ускорението също помагат на строителите и инженерите да предотвратят или сведат до минимум щетите, причинени от внезапно ускорение или забавяне, свързани с удари или удари, като например при сблъсъци на автомобили или по време на земетресения.
Защита при ускорение с ударопоглъщащи и амортизиращи структури
Ако строителите вземат предвид възможните ускорения, сградата става по-устойчива на удари, което помага за спасяването на животи по време на земетресения. На места с висока сеизмичност, като например в Япония, сградите са построени върху специални платформи, които намаляват ускорението и омекотяват ударите. Дизайнът на тези платформи е подобен на окачването в автомобилите. Опростено окачване се използва и при велосипеди. По-често се използва при планински велосипеди, за да намали дискомфорта, нараняванията и повредите на велосипеда поради резки ударни ускорения при каране по неравни повърхности. Мостовете също са монтирани на окачващи скоби, за да се намали ускорението, което автомобилите, движещи се по него, придават на моста. Ускоренията, причинени от движение вътре и извън сградите, смущават музикантите в музикалните студия. За неговиянамаляване, цялото звукозаписно студио е окачено на амортизационни устройства. Ако музикант създаде домашно звукозаписно студио в стая без достатъчна звукоизолация, тогава окачването му във вече построена сграда е много трудно и скъпо. У дома само подът е монтиран на окачвания. Тъй като ефектът от ускорението намалява с увеличаване на масата, върху която действа, стените, подовете и таваните понякога се претеглят, вместо да се използват закачалки. Таваните също понякога се подреждат окачени, тъй като това не е толкова трудно и скъпо да се направи, но помага да се намали проникването на външен шум в стаята.
Ускорение във физиката
Втори закон на Нютон
Според втория закон на Нютон силата, действаща върху тялото, е равна на произведението от масата на тялото и ускорението. Силата може да се изчисли по формулата F = ma, където F е силата, m е масата, а a е ускорението. Така че силата, действаща върху тялото, променя скоростта му, тоест му придава ускорение. Според този закон ускорението зависи не само от големината на силата, която тласка тялото, но пропорционално зависи и от масата на тялото. Тоест, ако силата действа върху две тела, A и B, и B е по-тежко, тогава B ще се движи с по-малко ускорение. Тази тенденция на телата да се противопоставят на промяната в ускорението се нарича инерция.
Инерцията се забелязва лесно в ежедневието. Например шофьорите не носят каска, докато мотоциклетистите обикновено пътуват с каска и често друго защитно облекло, като подплатени кожени якета. Една от причините е, че при сблъсък с кола по-лекият мотоциклет и мотоциклетистът ще сменят скоростта си по-бързо, тоест ще започнат да се движат с по-голямо ускорение от колата. Ако не е покрито от мотоциклет, тогава мотоциклетистът вероятно ще излети от седалката на мотоциклета, тъй като е дори по-лек от мотоциклет. Така или иначемотоциклетистът ще бъде сериозно ранен, докато шофьорът ще бъде много по-малко ранен, тъй като колата и шофьорът ще получат много по-малко ускорение при сблъсъка. Този пример не взема предвид силата на гравитацията; приема се, че е незначителен в сравнение с други сили.
Ускорение и кръгово движение
Тяло, което се движи в кръг с еднаква скорост, има променлива векторна скорост, тъй като посоката му постоянно се променя. Тоест това тяло се движи с ускорение. Ускорението е насочено към оста на въртене. В този случай тя е в центъра на кръга, който е траекторията на тялото. Това ускорение, както и силата, която го предизвиква, се наричат центростремителни. Според третия закон на Нютон всяка сила има противоположна сила, действаща в противоположна посока. В нашия пример тази сила се нарича центробежна. Тя е тази, която държи количките на влакчето, дори когато се движат с главата надолу по вертикални кръгли релси. Центробежната сила избутва количките от центъра на кръга, създаден от релсите, така че те да бъдат притиснати към релсите.
Ускорение и гравитация
Гравитационното привличане на планетите е една от основните сили, които действат върху телата и им придават ускорение. Например тази сила привлича тела близо до Земята към повърхността на Земята. Благодарение на тази сила, тяло, което е било освободено близо до повърхността на Земята и което не е засегнато от никакви други сили, е в свободно падане, докато не се сблъска с повърхността на Земята. Ускорението на това тяло, наречено ускорение на свободното падане, е 9,80665 метра в секунда в секунда. Тази константа се нарича g и често се използва за определяне на теглото на тялото. Тъй като споредВторият закон на Нютон F = ma, тогава теглото, тоест силата, която действа върху тялото, е произведение от масата и ускорението на свободното падане g. Телесното тегло е лесно за изчисляване, така че теглото също е лесно за намиране. Струва си да се отбележи, че думата "тегло" в ежедневието често означава свойство на тялото, маса, а не сила.
Ускорението на свободното падане е различно за различните планети и астрономически обекти, тъй като зависи от тяхната маса. Ускорението на свободното падане близо до Слънцето е 28 пъти по-голямо от това на Земята, близо до Юпитер е 2,6 пъти по-голямо, а близо до Нептун е 1,1 пъти по-голямо. Ускорението близо до други планети е по-малко от земното. Например ускорението на повърхността на Луната е равно на 0,17 от ускорението на повърхността на Земята.
Ускорение и превозни средства
Тестове за ускорение на автомобили
Въздействие на ускорението върху хората
Когато колата се движи с ускорение, пътниците се дърпат в посока, обратна на движението и ускорението. Тоест назад - при ускоряване и напред - при спиране. По време на внезапно спиране, като например при сблъсък, пътниците се изтръгват толкова рязко напред, че могат да бъдат изхвърлени от седалките си и да ударят тапицерията или прозорците на колата. Възможно е дори да счупят стъклото с тежестта си и да излетят от колата. Именно поради тази опасност много страни приеха закони, които изискват всички нови автомобили да имат предпазни колани. Много държави също са законодателно постановили, че водачът, всички деца и поне пътникът на предната седалка трябва да носят предпазни колани по време на шофиране.
Космическите кораби се движат с голямо ускорение по време на навлизане в околоземната орбита. Връщането на Земята, напротив, е придружено от рязко забавяне. Това не само създава дискомфорт на астронавтите, но е и опасно,така че те преминават през интензивно обучение, преди да отидат в космоса. Такова обучение помага на астронавтите по-лесно да издържат на претоварвания, свързани с високо ускорение. Пилотите на високоскоростни самолети също преминават това обучение, тъй като тези самолети постигат високо ускорение. Без тренировка рязкото ускорение причинява изтичане на кръв от мозъка и загуба на цветно зрение, след това странично зрение, след това зрение като цяло и след това загуба на съзнание. Това е опасно, тъй като пилотите и астронавтите не могат да управляват самолет или космически кораб в това състояние. Докато G-обучението не стане изискване в обучението на пилоти и астронавти, високите G-сили понякога водят до катастрофи и смърт на пилоти. Обучението помага за предотвратяване на прекъсванията на тока и позволява на пилотите и астронавтите да издържат на високо ускорение за по-дълги периоди от време.
В допълнение към обучението с центрофуга, описано по-долу, астронавтите и пилотите се обучават на специална техника за свиване на коремните мускули. В този случай кръвоносните съдове се стесняват и по-малко кръв навлиза в долната част на тялото. Анти-g костюмите също помагат за предотвратяване на изтичането на кръв от мозъка по време на ускорение, тъй като специални възглавници, вградени в тях, се пълнят с въздух или вода и оказват натиск върху стомаха и краката. Тези техники предотвратяват изтичането на кръв механично, докато обучението в центрофуга помага на човек да увеличи издръжливостта и да свикне с високо ускорение. Самата центрофуга е хоризонтална тръба с кабина в единия край на тръбата. Върти се в хоризонтална равнина и създава условия с голямо ускорение. Кабината е оборудвана с карданно окачване и може да се върти в различни посоки, осигурявайки допълнително натоварване. По време на обучение на астронавти илиПилотите носят сензори и лекарите следят работата им, като пулса им. Това е необходимо, за да се гарантира безопасността, а също така помага да се наблюдава адаптацията на хората. Центрофугата може да симулира както ускорение при нормални условия, така и балистично повторно влизане по време на инциденти. Астронавтите, които тренират на центрофугата, казват, че изпитват силен дискомфорт в гърдите и гърлото.