Si vous avez déjà vu une autre voiture passer devant votre voiture après un feu rouge, alors vous avez fait l'expérience de la différence d'accélération. L'accélération est la vitesse à laquelle la vitesse d'un objet change lorsqu'il se déplace. Vous pouvez calculer l'accélération, exprimée en mètres par seconde par seconde, en fonction du temps qu'il faut à un objet pour changer sa vitesse, ou en fonction de la force exercée sur l'objet.
Étape
Méthode 1 sur 3: Calcul de l'accélération à partir de la force
Étape 1. Comprenez la deuxième loi du mouvement de Newton
La deuxième loi du mouvement de Newton stipule que lorsque la force exercée sur un objet est déséquilibrée, l'objet accélère. Cette accélération est déterminée par la force résultante sur l'objet, ainsi que par la masse de l'objet lui-même. L'accélération peut être calculée si la force exercée sur un objet et la masse de l'objet sont connues.
- Les lois de Newton peuvent être traduites en équations Frapporter = m x a, avec Frapporter Exprime la force résultante sur l'objet, m la masse de l'objet et a l'accélération sur l'objet.
- Utilisez des unités métriques lorsque vous utilisez cette équation. Utilisez le kilogramme (kg) comme unité de masse, le Newton (N) comme unité de force et les mètres par seconde au carré (m/s2) pour exprimer l'accélération.
Étape 2. Déterminez la masse de l'objet
Pour connaître la masse d'un objet, vous pouvez le peser sur une balance et enregistrer son poids en grammes. Si l'objet que vous possédez est très grand, vous aurez peut-être besoin d'une référence pour connaître sa masse. Les gros objets ont généralement un poids en kilogrammes (kg).
Vous devez convertir les unités de masse en kilogrammes pour continuer les calculs avec cette équation. Si la masse de votre objet est exprimée en grammes, il vous suffit de diviser cette valeur par 1000 pour la convertir en kilogrammes
Étape 3. Calculez la force résultante sur l'objet
La force résultante est une force déséquilibrée. S'il y a deux forces opposées et que l'une d'elles est plus grande que l'autre, la résultante des deux forces sera la même que la direction de la force la plus grande. L'accélération se produit lorsqu'un objet subit une force déséquilibrée, de sorte que sa vitesse change pour se rapprocher de la force qui le tire ou le pousse.
- Par exemple: disons que vous et votre sœur jouez au tir à la corde. Vous tirez la corde vers la gauche avec une force de 5 Newtons, tandis que votre frère tire la corde dans la direction opposée avec une force de 7 Newtons. La force résultante sur la corde est de 2 Newtons vers la gauche, vers votre frère.
- Afin de mieux comprendre les unités, comprenez que 1 Newton (1 N) est égal à 1 kilogramme-mètre/seconde carré (kg-m/s2).
Étape 4. Modifiez l'équation F = ma pour résoudre le problème d'accélération
Vous pouvez changer l'ordre de la formule pour calculer l'accélération, en divisant les deux côtés de l'équation par la masse, ainsi vous obtenez l'équation: a = F/m. Pour trouver l'accélération, il suffit de diviser la force par la masse de l'objet qui la subit.
- La force est directement proportionnelle à l'accélération, ce qui signifie que plus la force subie par un objet est grande, plus l'accélération sera encore plus grande.
- La masse est inversement proportionnelle à l'accélération, ce qui signifie que plus un objet a de masse, moins il aura d'accélération.
Étape 5. Utilisez la formule pour résoudre le problème d'accélération
L'accélération est égale à la force résultante sur un objet divisée par sa masse. Une fois que vous avez noté les variables connues, faites la division pour trouver l'accélération de l'objet.
- Par exemple: une force de 10 Newtons est exercée dans le même sens sur un objet de masse 2 kg. Quelle est l'accélération ?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Méthode 2 sur 3: Calcul de l'accélération moyenne de deux vitesses
Étape 1. Déterminez l'équation de l'accélération moyenne
Vous pouvez calculer l'accélération moyenne d'un objet sur une certaine période de temps en fonction de sa vitesse (la vitesse de l'objet dans une certaine direction), avant et après cette période. Pour le calculer, vous devez connaître l'équation de calcul de l'accélération: a = v / t où a représente l'accélération, v le changement de vitesse et t le temps nécessaire pour changer la vitesse de l'objet.
- L'unité d'accélération est le mètre par seconde par seconde, ou m/s2.
- L'accélération est une quantité vectorielle, ce qui signifie qu'elle a à la fois une amplitude et une direction. L'amplitude de l'accélération est la quantité totale, tandis que sa direction est déterminée par la direction dans laquelle l'objet se déplace. Si l'objet ralentit, l'accélération sera négative.
Étape 2. Comprendre les variables
Vous pouvez déterminer v et t par d'autres calculs: v = vF -vje et t = tF - tje avec vF représente la vitesse finale, vje vitesse initiale, tF heure de fin, et tje temps initial.
- Comme l'accélération a une direction, vous devez toujours réduire la vitesse finale à la vitesse initiale. Si vous l'inversez, la direction de l'accélération que vous obtiendrez sera fausse.
- Sauf indication contraire dans le problème, le temps initial de déplacement de l'objet est généralement de 0 seconde.
Étape 3. Utilisez la formule pour trouver l'accélération
Tout d'abord, notez votre équation avec toutes les variables connues. L'équation est a = v / t = (vF -vje)/(tF - tje). Soustrayez la vitesse finale par la vitesse initiale, puis divisez le résultat par la durée. Le résultat est l'accélération moyenne de l'objet sur cette période.
- Si la vitesse finale de l'objet est inférieure à sa vitesse initiale, l'accélération sera négative, ce qui signifie que l'objet décélère.
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Exemple 1: la vitesse d'une voiture de course augmente constamment de 18,5 m/s à 46,1 m/s en 2,47 secondes. Quelle est l'accélération moyenne ?
- Écrivez l'équation: a = v / t = (vF -vje)/(tF - tje)
- Notez les variables connues: vF = 46, 1 m/s, vje = 18,5 m/s, tF = 2, 47 s, tje = 0 s.
- Résoudre l'équation: a = (46, 1 – 18, 5)/2, 47 = 11, 17 mètres/seconde2.
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Exemple 2: un cycliste s'arrête à 22,4 m/s après 2,55 secondes d'appui sur le frein. Déterminer la décélération.
- Écrivez l'équation: a = v / t = (vF -vje)/(tF - tje)
- Notez les variables connues: vF = 0 m/s, vje = 22,4 m/s, tF = 2,55 s, tje = 0 s.
- Résoudre l'équation: a = (0 – 22, 4)/2, 55 = -8, 78 mètres/seconde2.
Méthode 3 sur 3: Revérifier les réponses
Étape 1. Direction de l'accélération
Le concept d'accélération en physique n'est pas toujours le même que celui utilisé dans la vie de tous les jours. Chaque accélération a une direction, généralement indiquée par un symbole positif si elle monte ou vers la droite, ou négative si elle se dirige vers le bas ou vers la gauche. Vérifiez si votre réponse a du sens en vous basant sur les instructions ci-dessous:
| Mouvement de voiture | Changement de vitesse de voiture | Sens d'accélération |
|---|---|---|
| Déplacer vers la droite (+) appuyer sur la pédale d'accélérateur | + → ++ (plus rapide) | positif |
| Déplacer vers la droite (+) appuyer sur le frein | ++ → + (moins positif) | négatif |
| Déplacez-vous vers la gauche (-) appuyez sur la pédale d'accélérateur | - → -- (plus négatif) | négatif |
| Déplacer vers la gauche (-) appuyer sur le frein | -- → - (moins négatif) | positif |
| Se déplacer à vitesse constante | reste le même | l'accélération est nulle |
Étape 2. Direction du style
N'oubliez pas qu'une force ne provoque qu'une accélération "dans le sens de la force". Certaines questions peuvent vous tromper avec des scores qui ne sont pas liés à l'accélération.
- Exemple de problème: un bateau jouet d'une masse de 10 kg se déplace avec une accélération au nord de 2 m/s2. Le vent souffle le navire vers l'ouest avec une force de 100 Newtons. Quelle est l'accélération du navire se dirigeant vers le nord après avoir été soufflé par le vent ?
- Réponse: parce que la direction de la force est perpendiculaire au mouvement de l'objet, elle n'a aucun effet sur les objets se déplaçant dans cette direction. Le navire continuera à se déplacer vers le nord avec une accélération de 2 m/s2.
Étape 3. Style résultant
Si la force subie par un objet est plus d'un, calculez la force résultante de chacun d'eux avant de calculer l'accélération. Voici un exemple de problème de style à deux dimensions:
- Exemple de problème: April tire un conteneur de 400 kg vers la gauche avec une force de 150 Newtons. Bob se tient sur le côté gauche du conteneur et pousse avec une force de 200 Newtons. Le vent souffle vers la gauche avec une force de 10 Newtons. Quelle est l'accélération du conteneur ?
- Réponse: les questions ci-dessus fournissent des indices complexes pour vous tromper. Dessinez un diagramme et vous verrez une force de 150 Newtons à droite, 200 Newtons à gauche et 10 Newtons à gauche. Si "gauche" est positif, la force résultante sur l'objet est de 150 + 200 - 10 = 340 Newtons. Accélération de l'objet = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0.85 m/s2.
