Online Unit Converters • Механіка • Конвертер прискорення • Компактний калькулятор
Конвертер прискорення
Об'ємна витрата
Загальні відомості
Прискорення — зміна швидкості тіла за певний відрізок часу. У системі СІ прискорення вимірюється у метрах за секунду за секунду. Також часто використовуються інші одиниці. Прискорення може бути постійним, наприклад прискорення тіла у вільному падінні, а може змінюватися, наприклад прискорення автомобіля, що рухається.
Інженери та дизайнери враховують прискорення при проектуванні та виготовленні автомобілів. Водії використовують знання про те, як швидко прискорює або сповільнює швидкість їхнього автомобіля під час водіння. Також знання про прискорення допомагають будівельникам та інженерам запобігти або звести до мінімуму пошкодження, спричинені різким прискоренням або уповільненням, пов'язаним з ударами або поштовхами, наприклад, при зіткненнях автомобілів або під час землетрусів.
Захист від прискорень за допомогою конструкцій, що амортизують і демпфують.
Якщо будівельники враховують можливі прискорення, будівля стає стійкішою до поштовхів, що допомагає врятувати життя людей під час землетрусів. У місцях з високою сейсмічності, наприклад у Японії, будівлі будують на спеціальних платформах, які зменшують прискорення та пом'якшують поштовхи. Конструкція цих платформ схожа на підвіску автомобілів. Спрощена підвіска також використовується у велосипедах. Її частіше встановлюють на гірських велосипедах, щоб зменшити неприємні відчуття, травми, а також пошкодження велосипеда через різкі ударні прискорення під час руху по нерівних поверхнях. Мости також встановлюють на підвісках, щоб зменшити прискорення, яке надають мосту автомобілі, що рухаються по ньому. Прискорення, спричинені рухом усередині та зовні будівель, заважають музикантам у музичних студіях. Для ньогоЗменшення всю студію звукозапису підвішують на демпфуючих пристроях. Якщо музикант влаштовує домашню студію звукозапису в приміщенні без достатньої звукоізоляції, підвісити її в вже побудованому будинку дуже складно і дорого. У домашніх умовах встановлюють на підвіски лише підлогу. Оскільки вплив прискорення зменшується із збільшенням маси, на яку воно впливає, замість використання підвісок іноді обтяжують стіни, підлогу та стелю. Стелі теж іноді влаштовують підвісними, так як це не так складно і дорого зробити, але допомагає зменшити проникнення в зовнішніх шумів.
Прискорення у фізиці
Другий закон Ньютона
Згідно з другим законом Ньютона сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла та прискорення. Силу можна обчислити за допомогою формули F = ma, де F — сила, m — маса та a — прискорення. Так сила, що діє тіло, змінює його швидкість, тобто надає йому прискорення. Відповідно до цього закону прискорення залежить як від величини сили, що штовхає тіло, а й пропорційно залежить від маси тіла. Тобто якщо сила діє на два тіла, А і B, і B — важче, тоді B рухатиметься з меншим прискоренням. Ця схильність тіл протистояти зміні у прискоренні називається інерцією.
Інерцію легко побачити у повсякденному житті. Наприклад, автомобілісти не носять шолом, а мотоциклісти зазвичай подорожують у шоломі, і часто — в іншому захисному одязі, наприклад, у шкіряних куртках з потовщеннями. Одна з причин - при зіткненні з автомобілем легший мотоцикл і мотоцикліст швидше змінять свою швидкість, тобто почнуть рухатися з більшим прискоренням, ніж автомобіль. Якщо його не накриє мотоциклом, то мотоцикліст, ймовірно, вилетить із сидіння мотоцикла, оскільки він ще легший, ніж мотоцикл. В будь-якому випадкумотоцикліст отримає серйозні травми, тоді як водій набагато менші, оскільки автомобіль і водій отримають при зіткненні набагато менше прискорення. У цьому прикладі не враховується сила всесвітнього тяжіння; передбачається, що вона дуже мала в порівнянні з іншими силами.
Прискорення та рух по колу
У тіла, що рухається по колу зі швидкістю однакової величини, — змінна векторна швидкість, оскільки його напрям постійно змінюється. Тобто це тіло рухається з прискоренням. Прискорення спрямоване у бік осі обертання. У цьому випадку вона в центрі кола, яке є траєкторією руху тіла. Це прискорення, а також сила, що його викликає, називаються доцентровими. Згідно з третім законом Ньютона, у кожної сили є протидіюча їй сила, що діє у протилежному напрямку. У нашому прикладі ця сила називається відцентровою. Саме вона утримує вагонетки на американських гірках, навіть коли ті рухаються у перевернутому стані вертикальними круговими рейками. Відцентрова сила штовхає вагонетки від центру кола, створеного рейками, тому вони притискаються до рейок.
Прискорення та сила тяжіння
Гравітаційне тяжіння планет — одна з основних сил, що діє на тіла та надає їм прискорення. Наприклад, ця сила притягує до Землі тіла, що є поруч із Землею. Завдяки цій силі тіло, яке відпустили поряд із поверхнею Землі, і на яке не діють жодні інші сили, знаходиться у вільному падінні, доки не зіткнеться з поверхнею Землі. Прискорення цього тіла, яке називається прискоренням вільного падіння, дорівнює 9,80665 метрів за секунду. Ця стала величина позначається g і її часто використовують, щоб визначити вагу тіла. Оскільки згіднодругий закон Ньютона F = ma, то вага, тобто сила, яка діє на тіло - це добуток маси і прискорення вільного падіння g. Масу тіла легко обчислити, тому вага також легко знайти. Варто зауважити, що слово «вага» часто часто позначає властивість тіла, масу, а не силу.
Прискорення вільного падіння - різне для різних планет та астрономічних об'єктів, оскільки воно залежить від їхньої маси. Прискорення вільного падіння поблизу Сонця в 28 разів більше, ніж земне, поблизу Юпітера більше 2,6 разу, а біля Нептуна — 1,1 разу. Прискорення поруч із іншими планетами менше земного. Наприклад, прискорення на поверхні Місяця дорівнює 0,17 прискорення на поверхні Землі.
Прискорення та транспортні засоби
Тести на прискорення для автомобілів
Вплив прискорення на людей
Під час руху автомобіля з прискоренням пасажирів тягне убік, протилежний руху та прискоренню. Тобто, назад – при прискоренні, і вперед – при гальмуванні. При різких зупинках, наприклад, під час зіткнення, пасажирів так різко смикає вперед, що вони можуть вилетіти з сидінь і вдаритися обшивку автомобіля або вікна. Імовірно навіть, що вони розіб'ють своєю вагою скло та вилетять із машини. Саме через цю небезпеку в багатьох країнах було ухвалено закони про те, щоб у всіх нових автомобілях повинні бути встановлені ремені безпеки. У багатьох країнах також було законодавчо закріплено вимогу про те, що водій, усі діти, і принаймні пасажир на передньому сидінні зобов'язані пристібатися ременями безпеки під час руху.
Космічні апарати під час виходу орбіту Землі рухаються з великим прискоренням. Повернення Землю, навпаки, супроводжується різким уповільненням. Це не тільки викликає у космонавтів дискомфорт, але й небезпечно.тому вони проходять інтенсивний курс тренувань перед тим, як вирушати до космосу. Такі тренування допомагають космонавтам легше переносити навантаження, пов'язані з високим прискоренням. Пілоти швидкісних літаків також проходять це тренування, оскільки ці літаки досягають високого прискорення. Без тренування різке прискорення викликає відтік крові від мозку і втрату кольорового зору, потім — бічного, потім зору взагалі, а далі — втрату свідомості. Це небезпечно, оскільки пілоти та космонавти не можуть у такому стані керувати літаком чи космічним апаратом. Поки тренування на перевантаження не стали обов'язковою вимогою у підготовці пілотів та космонавтів, навантаження з високим прискоренням іноді закінчувалися аваріями та смертю пілотів. Тренування допомагають запобігти втраті свідомості та дозволяють пілотам та космонавтам переносити велике прискорення протягом більш тривалого часу.
Крім тренувань у центрифузі, описаних нижче, космонавтів та пілотів навчають спеціальному прийому скорочення м'язів живота. При цьому кровоносні судини звужуються і менше крові потрапляє до нижньої частини тіла. Запобігти відпливу крові з мозку під час прискорення допомагають також протиперевантажувальні костюми, так як вбудовані в них спеціальні подушки наповнені повітрям або водою і тиснуть на живіт і ноги. Ці прийоми запобігають відпливу крові механічно, тоді як тренування в центрифузі допомагають людині підвищити витривалість і звикання до високого прискорення. Сама центрифуга є горизонтальною трубою з кабіною на одному кінці труби. Вона обертається у горизонтальній площині та створює умови з великим прискоренням. Кабіна має карданний підвіс і може обертатися в різних напрямках, забезпечуючи додаткове навантаження. Під час тренувань на космонавтах абопілотах надіті датчики та лікарі стежать за їх показниками, наприклад за пульсом. Це необхідно для забезпечення безпеки, а також допомагає стежити за адаптацією людей. У центрифузі можна імітувати як прискорення у нормальних умовах, так і балістичне входження в атмосферу при аваріях. Космонавти, які проходять підготовку на центрифузі, кажуть, що відчувають при цьому сильний дискомфорт у грудях та горлі.