Akselerasi rata-rata: terdiri dari apa, bagaimana latihan itu dihitung dan dipecahkan
Akselerasi rata - rata a m adalah besarnya yang menggambarkan variasi kecepatan suatu partikel dalam perjalanan waktu. Ini penting, karena mengungkapkan variasi yang dialami gerakan.
Untuk menyatakan besarnya ini dalam istilah matematika, perlu untuk mempertimbangkan dua kecepatan dan dua contoh waktu, yang masing-masing dinyatakan sebagai v 1 dan v 2, dan t 1 dan t 2 .
Dalam sistem internasional JIKA unit untuk m akan menjadi m / s2, meskipun unit lain yang melibatkan panjang per unit waktu kuadrat akan berfungsi.
Misalnya ada km / jam yang bertuliskan "kilometer per jam dan per detik". Perhatikan bahwa satuan waktu muncul dua kali. Memikirkan sebuah ponsel yang bergerak di sepanjang garis lurus, berarti bahwa untuk setiap detik yang berlalu, ponsel meningkatkan kecepatannya 1 km / jam. Atau kurangi 1 km / jam untuk setiap detik yang lewat.
Akselerasi, kecepatan dan kecepatan
Meskipun dikaitkan dengan akselerasi dengan peningkatan kecepatan, faktanya adalah bahwa dengan hati-hati mengamati definisi, ternyata setiap perubahan kecepatan menyiratkan adanya akselerasi.
Dan kecepatan belum tentu berubah besarnya. Mungkin saja bahwa ponsel hanya bervariasi dalam arah dan mempertahankan kecepatannya konstan. Meski begitu, ada percepatan yang bertanggung jawab atas perubahan ini.
Contoh dari ini adalah mobil yang memberikan tikungan dengan kecepatan konstan 60 km / jam. Kendaraan dikenakan akselerasi, yang bertanggung jawab untuk mengubah arah kecepatan sehingga mobil mengikuti tikungan. Pengemudi menerapkannya dengan menggunakan setir.
Akselerasi seperti itu diarahkan ke tengah lintasan melengkung, untuk membuat mobil tidak keluar darinya. Ia menerima nama percepatan radial atau normal . Jika percepatan radial tiba-tiba dibatalkan, mobil tidak bisa lagi terus melengkung dan melanjutkan dalam garis lurus.
Mobil yang melaju pada kurva adalah contoh gerakan dua dimensi, sedangkan ketika bergerak dalam garis lurus, gerakannya satu dimensi. Dalam hal ini, satu-satunya efek akselerasi adalah mengubah kecepatan mobil.
Akselerasi ini disebut akselerasi tangensial . Itu tidak eksklusif dari gerakan satu dimensi. Mobil yang memberikan tikungan pada 60 km / jam pada saat bersamaan bisa berakselerasi ke 70 km / jam saat membawanya. Dalam hal ini, pengemudi perlu menggunakan setir dan pedal akselerator.
Jika kita mempertimbangkan gerakan satu dimensi, percepatan rata-rata memiliki interpretasi geometris yang mirip dengan kecepatan rata-rata, sebagai kemiringan garis garis potong yang memotong kurva pada titik P dan Q dari grafik kecepatan vs waktu.
Ini terlihat pada gambar berikut:
Menjadi gerakan satu dimensi telah ditiadakan dengan notasi vektor.
II) Pengendara sepeda bergerak ke timur dengan kecepatan 2, 6 m / s dan 5 menit kemudian pergi ke selatan dengan 1, 8 m / s. Temukan percepatan rata-rata Anda.
Jawab
Pergerakannya tidak satu dimensi, oleh karena itu notasi vektor digunakan. Vektor satuan i dan j menunjukkan arah di sebelah konvensi tanda berikut, yang memudahkan perhitungan:
- Utara: + j
- Selatan: - j
- Ini: + i
- Barat: - i
v 2 = - 1, 8 j m / s
v 1 = + 2.6 i m / s
Δt = 5 menit = 300 detik
Tanda-tanda akselerasi dalam gerakan satu dimensi
Seperti biasa dengan besaran rata-rata atau rata-rata, informasi yang diberikan bersifat global. Mereka tidak menawarkan rincian tentang apa yang terjadi dengan ponsel di setiap saat, namun apa yang mereka kontribusikan masih berharga untuk deskripsi gerakan.
Melalui tanda-tanda kecepatan dan akselerasi, dimungkinkan untuk mengetahui apakah ponsel yang bergerak pada garis lurus mengalami percepatan atau rem. Dalam kedua situasi percepatan hadir, karena kecepatan berubah.
Ini adalah beberapa pertimbangan menarik mengenai tanda-tanda dari dua magnitudo ini:
- Kecepatan dan akselerasi rata-rata, keduanya dari tanda yang sama, berarti bahwa secara global, ponsel akan semakin cepat dan semakin cepat.
- Kecepatan dan akselerasi dengan tanda yang berbeda adalah sinyal dari sebuah ponsel yang agak melambat.
Sering dianggap bahwa kapan pun akselerasi negatif, ponsel melambat. Ini benar jika kecepatan ponsel positif. Tetapi jika negatif, pada kenyataannya kecepatan meningkat.
Seperti biasa ketika Anda mempelajari gerakan, Anda berpikir tentang kasus-kasus khusus. Misalnya, apa yang terjadi ketika percepatan rata-rata nol? Apakah ini berarti bahwa ponsel selalu mempertahankan kecepatan konstannya?
Jawabannya adalah tidak. Ponsel bisa memvariasikan kecepatannya dalam interval yang dipertimbangkan, tetapi kecepatan awal dan akhir adalah sama. Saat ini detail dari apa yang terjadi dalam interval tidak diketahui, karena percepatan rata-rata tidak menawarkan lebih banyak informasi.
Bagaimana jika percepatan rata-rata m sama dengan percepatan a pada titik mana pun dalam interval waktu? Ini adalah situasi yang sangat menarik yang disebut sebagai Uniformly Varied Rectilinear Motion atau MRUV.
Ini berarti bahwa kecepatan berubah secara seragam seiring waktu. Karena itu percepatannya konstan. Di alam ada gerakan seperti itu, yang semua orang kenal: jatuh bebas.
Jatuh bebas: gerakan dengan akselerasi konstan
Adalah fakta yang diketahui bahwa bumi menarik benda-benda ke pusatnya dan ketika melepaskan beberapa pada ketinggian tertentu, ia mengalami percepatan gravitasi, yang nilainya kira-kira konstan dan sama dengan 9, 8 m / s2 di dekat permukaan.
Jika hambatan udara tidak menghalangi, gerakan itu vertikal dan dikenal sebagai jatuh bebas. Ketika akselerasi konstan dan memilih t 0 = 0, persamaan percepatan rata-rata menjadi:
v f = v 0 + at = gt (v 0 = 0)
Di mana a = g = 9, 8 m / s2
Latihan yang ditentukan
Objek dijatuhkan dari ketinggian yang cukup. Temukan kecepatan setelah 1, 25 detik.
Jawab
v o = 0, karena objek dijatuhkan, maka:
v f = gt = 9, 8 x 1, 25 m / s = 12, 25 m / s, diarahkan secara vertikal ke arah tanah. (Arah vertikal telah diambil ke bawah sebagai positif).
Saat objek mendekati tanah, kecepatannya meningkat 9, 8 m / s untuk setiap detik yang berlalu. Massa objek tidak terlibat. Dua objek yang berbeda, jatuh dari ketinggian yang sama dan pada saat yang sama, mengembangkan kecepatan yang sama ketika jatuh.
