การเร่งความเร็วเชิงลบ: สูตรการคำนวณและแบบฝึกหัดที่แก้ไขได้ - กายภาพ - 2026

เร่งเชิงลบที่เกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงหรือการเปลี่ยนแปลงในความเร็วในช่วงเวลามี เครื่องหมายลบ สังเกตสุนัขในภาพกำลังสนุกสนานบนชายหาด ทรายทำให้การเคลื่อนไหวช้าลงซึ่งหมายความว่ามีความเร่งตรงข้ามกับความเร็วที่เขาบรรทุก

ความเร่งนี้ถือได้ว่าเป็นลบเมื่อเทียบกับความเร็วซึ่งระบุว่าเป็นค่าบวก แม้ว่าการเร่งความเร็วติดลบจะไม่ทำให้ความเร็วลดลงเสมอไป

สุนัขมีความสนุกสนานในการเบรกในทราย การเร่งความเร็วในการเบรกถือได้ว่าเป็นความเร่งเชิงลบ ที่มา: Pixabay

ในการเคลื่อนที่แบบมิติเดียวโดยทั่วไปทิศทางของการเคลื่อนที่ล่วงหน้าจะถือเป็นค่าบวกนั่นคือทิศทางของความเร็ว นี่คือสิ่งที่ได้รับการพิจารณาก่อนหน้านี้: ในสุนัขในรูปทิศทางที่เป็นบวกคือทิศทางที่เปลี่ยนจากหางไปยังหัว

ก่อนที่จะจมอุ้งเท้าลงในทรายสุนัขมาพร้อมกับความเร็วที่แน่นอน v ไปข้างหน้านั่นคือค่าบวก จากนั้นทรายจะช้าลงจนหยุดนั่นคือความเร็วสุดท้ายเป็นศูนย์

สมมติว่าทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง อัตราเร่งในช่วงเวลานี้จะคำนวณดังนี้:

ในสมการข้างบน v> 0, Δt> 0 แล้ว a <0 นั่นคือความเร่งเชิงลบ (a <0) เนื่องจากทิศทางของความเร็วที่จุดเริ่มต้นถือเป็นบวกดังนั้นความเร่งเชิงลบจึงหมายความว่าความเร่งจะชี้ออกไปจากความเร็ว ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า:

ดังนั้นเราสามารถกำหนดได้ว่า:

• เมื่อความเร็วและความเร่งมีเครื่องหมายเดียวกันไม่ว่าเครื่องหมายใดความเร็วจะเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ความเร็วจะเป็นบวกมากขึ้นหรือเป็นลบมากขึ้นขึ้นอยู่กับกรณี
• เมื่อความเร็วและความเร่งมีสัญญาณตรงกันข้ามความเร็วจะลดลง

สูตรคำนวณความเร่ง

ไม่ว่าจะมีเครื่องหมายใดความเร่งเฉลี่ย_mระหว่างอินสแตนซ์ t และ t 'จะคำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

การเร่งความเร็วโดยเฉลี่ยให้ข้อมูลทั่วโลกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของความเร็วในช่วงเวลาที่พิจารณา ในส่วนของมันการเร่งความเร็วทันทีจะให้รายละเอียดว่าความเร็วเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในแต่ละช่วงเวลา ดังนั้นสำหรับ t ทันทีที่กำหนดความเร่งจะคำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

- ตัวอย่างที่ 1

ในทันทีเริ่มต้น t = 0.2 วินาทีวัตถุมีความเร็ว 3 m / s ต่อมาในทันที t '= 0.4 วินาทีจะมีความเร็ว 1 m / s คำนวณความเร่งเฉลี่ยระหว่างคูณ t และ t 'และแปลผล

ตอบ

- ตัวอย่างที่ 2

ในทันทีเริ่มต้น t = 0.6 วินาทีวัตถุมีความเร็ว -1 m / s ต่อจากนั้นในทันที t '= 0.8 วินาทีจะมีความเร็ว -3 m / s คำนวณความเร่งเฉลี่ยระหว่างคูณ t และ t ' ตีความผลลัพธ์

ตอบ

สรุปได้ว่าเมื่อสิ้นสุดช่วงเวลาความเร็วจะกลายเป็นลบมากขึ้น (-3m / s)

นี่หมายความว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ช้าลงหรือไม่? ไม่เครื่องหมายลบในความเร็วหมายความว่ากำลังถอยหลังและเร็วขึ้นเท่านั้นเนื่องจากการไปที่ -3 m / s จะเร็วกว่าที่ -1m / s ซึ่งเป็นความเร็วที่เริ่มต้น

ความเร็วซึ่งเป็นโมดูลัสของความเร็วเพิ่มขึ้นแม้ว่าจะมีความเร่งเป็นลบก็ตาม ฉันหมายความว่าวัตถุนี้เร่งขึ้น ดังนั้นเราจึงสรุป:

-Example 3- การโยนแนวตั้ง

พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: วัตถุมีความเร็วทันทีที่กำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้กับหน่วยทั้งหมดในระบบสากล:

ค้นหาความเร็วและความเร่งสำหรับคูณ 0 วินาที 0.5 วินาทีและ 1.0 วินาที ในแต่ละกรณีให้ระบุว่าวัตถุกำลังเร่งหรือชะลอตัว

ตอบ

ความเร็วของแต่ละอินสแตนซ์ที่ระบุพบได้โดยการแทนที่ t ลงในสมการโดยตรง การเร่งความเร็วพบได้โดยการรับนิพจน์ที่กำหนดเป็นฟังก์ชันของเวลาจากนั้นจึงประเมินผลลัพธ์ในแต่ละช่วงเวลาที่กำหนด

ผลลัพธ์มีดังต่อไปนี้:

ความเร่งคงที่และเป็นลบสำหรับการเคลื่อนที่ทั้งหมด ตอนนี้เป็นไปได้ที่จะอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นกับมือถือขณะเคลื่อนที่

ในเวลา t = 0 วินาทีมือถือกำลังทำงานช้าลง สิ่งนี้จะตามมาทันทีเนื่องจากความเร็วเป็นบวกและความเร่งเป็นลบ

ในทันที t = 0.5 วินาทีมือถือหยุดลงอย่างน้อยก็อยู่ในช่วงพัก เป็นไปไม่ได้ที่มือถือจะหยุดแม้ว่าจะถูกเร่งความเร็วก็ตาม ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดคือในการโยนขึ้นในแนวตั้ง

ผู้สำเร็จการศึกษาจะขว้างในแนวตั้งเข้าหาตัวพิมพ์ใหญ่ ที่มา: Pexels

เมื่ออุปกรณ์เคลื่อนที่ถูกคาดการณ์ในแนวตั้งขึ้นไปมันจะจัดการได้ถึงความสูงสูงสุด หากเลือกทิศทางบวกในแง่นั้นซึ่งเป็นสิ่งที่ทำเกือบตลอดเวลาในช่วงเวลาที่ใช้ไปถึงจุดสูงสุดนั้นมือถือจะมีความเร็วเป็นบวก

แต่แรงโน้มถ่วงอยู่รอบตัวตลอดเวลา และจะชี้ลงในแนวตั้งเสมอไม่ว่าวัตถุนั้นจะขึ้นหรือลง โดยปกติแล้วเธอจะประสบความสำเร็จในการทำให้มือถือช้าลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งหยุดลงชั่วขณะ

โทรศัพท์เคลื่อนที่จะถอยหลังความเร็วทันทีและมุ่งหน้ากลับสู่พื้น ในกรณีนี้ความเร็วจะเป็นลบเพราะชี้ไปที่พื้นด้วย ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจึงทำให้ความเร็วเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ

มูลค่าของการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วงที่ได้รับการประเมินที่ 9.8 เมตร / วินาที²ซึ่งสำหรับวัตถุประสงค์ในการคำนวณเป็นโค้งมนถึง 10 เมตร / วินาที2 วัตถุในตัวอย่างอาจถูกเหวี่ยงขึ้นด้านบนด้วยความเร็วเริ่มต้น 5 เมตร / วินาที

สุดท้ายที่ t = 1.0 วินาทีความเร็วของอุปกรณ์เคลื่อนที่จะเป็นลบ หากเป็นการยิงขึ้นในแนวตั้งหากไม่มีแรงเสียดทานแสดงว่ากำลังผ่านจุดเริ่มต้นอีกครั้ง แต่คราวนี้เป็นการพุ่งลงด้านล่างแทนที่จะเป็นขึ้นด้านบน

สรุปได้ว่าการเร่งความเร็วติดลบไม่ได้แปลว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ช้าลง ในทางตรงกันข้ามมือถือสามารถไปได้เร็วขึ้นและเร็วขึ้น เป็นเรื่องที่ต้องให้ความสนใจว่าสัญญาณของความเร็วและความเร่งเหมือนกันหรือไม่

อ้างอิง

1. Walker, J. 2010. ฟิสิกส์. พิมพ์ครั้งที่สี่. แอดดิสันเวสลีย์ 26-30