აჩქარება ნაცნობი სიტყვაა. არა ინჟინერი, ის ყველაზე ხშირად გვხვდება ახალი ამბების სტატიებსა და საკითხებში. განვითარების, თანამშრომლობის და სხვა სოციალური პროცესების დაჩქარება. ამ სიტყვის თავდაპირველი მნიშვნელობა დაკავშირებულია ფიზიკურ მოვლენებთან. როგორ მოვძებნოთ მოძრავი სხეულის აჩქარება, ან აჩქარება, როგორც მანქანის სიმძლავრის მაჩვენებელი? შეიძლება მას სხვა მნიშვნელობა ჰქონდეს?
რა ხდება 0-დან 100-მდე (ტერმინის განმარტება)
მანქანის სიმძლავრის ინდიკატორად ითვლება მისი აჩქარების დრო ნულიდან ასეულებამდე. მაგრამ რა ხდება მათ შორის? განვიხილოთ ჩვენი Lada Vesta მისი მოთხოვნილი 11 წამით.
აჩქარების პოვნის ერთ-ერთი ფორმულა ასე იწერება:
a=(V2 – V1) / t
ჩვენს შემთხვევაში:
a – აჩქარება, m/s∙s
V1 – საწყისი სიჩქარე, მ/წმ;
V2 - საბოლოო სიჩქარე, მ/წმ;
t – დრო.
მოდით მონაცემები მივიყვანოთ SI სისტემაში, კერძოდ კმ/სთ გამოვთვალოთ მ/წმ-ში:
100 კმ/სთ=100000 მ /3600 წმ=27,28 მ/წმ.
ახლა შეგიძლიათ იპოვოთ კალინას აჩქარება:
a=(27, 28 – 0) / 11=2,53 მ/წმ∙წმ
რას ნიშნავს ეს რიცხვები? 2,53 მეტრი წამში აჩქარება მიუთითებს იმაზე, რომ ყოველ წამში მანქანის სიჩქარე იზრდება 2,53 მ/წმ-ით.
ადგილიდან დაწყებისას (ნულიდან):
- პირველ წამში მანქანა აჩქარებს 2,53 მ/წმ სიჩქარეს;
- მეორესთვის - 5,06 მ/წმ-მდე;
- მესამე წამის ბოლოს სიჩქარე იქნება 7,59 მ/წმ და ა.შ.
ამგვარად, შეგვიძლია შევაჯამოთ: აჩქარება არის წერტილის სიჩქარის ზრდა დროის ერთეულზე.
ნიუტონის მეორე კანონი, ეს მარტივია
ასე რომ, აჩქარების მნიშვნელობა გამოითვლება. დროა ვიკითხოთ, საიდან მოდის ეს აჩქარება, რა არის მისი ძირითადი წყარო. პასუხი მხოლოდ ერთია - ძალა. ეს არის ძალა, რომლითაც ბორბლები უბიძგებს მანქანას წინ, რაც იწვევს მის აჩქარებას. და როგორ ვიპოვოთ აჩქარება, თუ ცნობილია ამ ძალის სიდიდე? ურთიერთობა ამ ორ რაოდენობასა და მატერიალური წერტილის მასას შორის დაადგინა ისააკ ნიუტონმა (ეს არ მომხდარა იმ დღეს, როდესაც მას თავზე ვაშლი დაეცა, შემდეგ მან სხვა ფიზიკური კანონი აღმოაჩინა).
და ეს კანონი ასეა დაწერილი:
F=m ∙ a, სადაც
F – ძალა, N;
მ – მასა, კგ;
a – აჩქარება, m/s∙s.
რუსეთის ავტოინდუსტრიის პროდუქტის მითითებით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ძალა, რომლითაც ბორბლები უბიძგებენ მანქანას წინ.
F=m ∙ a=1585 კგ ∙ 2,53 მ/წმ∙s=4010 N
ან 4010/9,8=409 კგ∙s
ნიშნავს თუ არა ეს, რომ თუ გაზის პედალს არ გაუშვებთ, მანქანა სიჩქარეს აუწევს მანამ, სანამ არ მიაღწევს ხმის სიჩქარეს? Რათქმაუნდა არა. უკვე 70 კმ/სთ სიჩქარის მიღწევისას (19,44 მ/წმ), ჰაერის წევა აღწევს 2000 ჩრდილო.
როგორ მოვძებნოთ აჩქარება იმ დროს, როცა ლადა ასეთი სიჩქარით "დაფრინავს"?
a=F / m=(Fბორბლები – Fწინააღმდეგობა.) / m=(4010 - 2000) / 1585=1, 27 მ/წმ∙წმ
როგორც ხედავთ, ფორმულა საშუალებას გაძლევთ იპოვოთ ორივე აჩქარება, იცოდეთ რა ძალით მოქმედებენ ძრავები მექანიზმზე (სხვა ძალები: ქარი, წყლის დინება, წონა და ა.შ.) და პირიქით..
რატომ უნდა იცოდეთ აჩქარება
უპირველეს ყოვლისა, იმისათვის, რომ გამოვთვალოთ ნებისმიერი მატერიალური სხეულის სიჩქარე ინტერესის მომენტში, ისევე როგორც მისი მდებარეობა.
ვთქვათ, რომ ჩვენი "ლადა ვესტა" აჩქარებს მთვარეზე, სადაც არ არის ჰაერის ფრონტალური წინააღმდეგობა მისი არარსებობის გამო, მაშინ მისი აჩქარება გარკვეულ ეტაპზე სტაბილური იქნება. ამ შემთხვევაში მანქანის სიჩქარეს ვადგენთ დაწყებიდან 5 წამის შემდეგ.
V=V0 + a ∙ t=0 + 2,53 ∙ 5=12,65 მ/წმ
ან 12,62 ∙ 3600 / 1000=45,54 კმ/სთ
V0 – საწყისი წერტილის სიჩქარე.
და რა შორს იქნება ჩვენი მთვარის მანქანა ამ მომენტში დასაწყისიდან? ამისათვის ყველაზე მარტივი გზაა კოორდინატების დასადგენად უნივერსალური ფორმულის გამოყენება:
x=x0 + V0t + (2-ზე) / 2
x=0 + 0 ∙ 5 + (2,53 ∙ 52) / 2=31,63 მ
x0 - საწყისიწერტილის კოორდინატი.
ეს არის ზუსტად ის მანძილი, რომელიც ვესტას ექნება დრო, დატოვოს საწყისი ხაზი 5 წამში.
მაგრამ სინამდვილეში, იმისთვის, რომ ვიპოვოთ წერტილის სიჩქარე და აჩქარება დროის მოცემულ მომენტში, სინამდვილეში საჭიროა მრავალი სხვა ფაქტორის გათვალისწინება და გამოთვლა. რა თქმა უნდა, თუ Lada Vesta მოხვდება მთვარეზე, ეს მალე არ იქნება, მის აჩქარებაზე, გარდა ახალი ინექციური ძრავის სიმძლავრისა, გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ჰაერის წინააღმდეგობა.
ძრავის სხვადასხვა სიჩქარის დროს ის სხვადასხვა ძალისხმევას იძლევა, ეს არ ითვალისწინებს ჩართული მექანიზმის რაოდენობას, ბორბლების გზაზე გადაბმის კოეფიციენტს, სწორედ ამ გზის დახრილობას, ქარის სიჩქარე და მრავალი სხვა.
სხვა რა აჩქარებებია
ძალას შეუძლია უფრო მეტის გაკეთება, ვიდრე უბრალოდ სხეულის წინსვლის სწორი ხაზით. მაგალითად, დედამიწის მიზიდულობის ძალა იწვევს მთვარე მუდმივად ახვევს თავის ფრენის გზას ისე, რომ ის ყოველთვის ტრიალებს ჩვენს გარშემო. მოქმედებს თუ არა მთვარეზე ამ შემთხვევაში ძალა? დიახ, ეს არის იგივე ძალა, რომელიც ნიუტონმა აღმოაჩინა ვაშლის დახმარებით - მიზიდულობის ძალა.
და აჩქარებას, რომელიც მას აძლევს ჩვენს ბუნებრივ თანამგზავრს, ეწოდება ცენტრიდანული. როგორ მოვძებნოთ მთვარის აჩქარება მისი ორბიტის დროს?
aц=V2 / R=4π2R / T 2 სადაც
ac - ცენტრიდანული აჩქარება, m/s∙s;
V არის მთვარის სიჩქარე მის ორბიტაზე, მ/წმ;
R – ორბიტის რადიუსი, m;
T– მთვარის რევოლუციის პერიოდი დედამიწის გარშემო, წ.
ac=4 π2 384 399 000 / 23605912=0, 002723 /s∙s
