Может ли ускорение быть отрицательным: Отрицательное ускорение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Отрицательное ускорение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Отрицательное ускорение

Cтраница 1

Отрицательное ускорение при торможении, в также ускорение разгона при подъеме должны быть ограничены, исходя из условия прочности оборудования и напряжений в элементах перемещаемой бурильной колонны.  [1]

Отрицательное ускорение при торможении, а также ускорение разгона при подъеме должны быть ограничены исходя из условия прочности оборудования и напряжений в элементах перемещаемой колонны.  [2]

Отрицательное ускорение приводит к уменьшению скорости и тем самым силы сопротивления.  [3]

Вследствие огромного отрицательного ускорения при торможении на очень коротком отрезке пути электроны испускают электромагнитные волны с очень большой частотой, порядка 1018 — 10 сек-1. Чем выше приложенное напряжение U, тем ббльшую скорость имеют электроны в момент удара, тем резче они тормозятся и тем более высокую частоту ( и соответственно более короткую длину волны) имеют испускаемые ими рентгеновы лучи.  [4]

При отрицательном ускорении давление на стенку скважины может снижаться до значения ниже гидростатического. Эти изменения гидродинамического давления создают знакопеременные нагрузки на пласты.  [5]

При отрицательном ускорении ( равномерно-замедленное движение) график скорости также изображается прямой линией, однако прямая наклонена в этом случае вниз.  [6]

При отрицательном ускорении ( равнозамедленное движение) график скорости также изображается прямой линией, однако прямая наклонена в этом случае вниз.  [8]

При отрицательном ускорении процесса старения СИ

межремонтный период увеличивается. СИ работает до тех пор, пока морально не устареет.  [9]

Наибольшие величины отрицательного ускорения при шк 12 56 рад / сек приняты в у олэ — 900 и / ОЛ8 — 800 см / сек. В этом случае, в результате расчета, получено, что ползун может двигаться ускоренно менее чем на х / 3 пути, а на остальном пути должен двигаться замедленно.  [10]

Это соответствует наибольшему отрицательному ускорению.  [11]

Движение с постоянным отрицательным ускорением называют равнозамедленным движением.  [12]

В результате решения получается отрицательное ускорение, а в ответе оно положительное.  [13]

Найти: 1) отрицательное ускорение поезда, 2) расстояние, пройденное им за время тормо — жения.  [14]

Таким образом, наличие отрицательного ускорения при оптимальном движении уменьшает величину потребной тяги для горизонтального полета.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Глава 3. Утоляем жажду скорости – FIZI4KA

В этой главе. . .

  • Изучаем скорость перемещения
  • Разбираемся с разными видами скорости
  • Замедляемся и разгоняемся
  • Исследуем связь между ускорением, временем и перемещением
  • Связываем скорость, ускорение и перемещение

Представьте себе, что вы участвуете в гонке “ Формула-1” и в гоночном автомобиле мчитесь навстречу славе. Скорость огромна, ветер свистит, а уверенность в победе высока, ведь отрыв от соперников значителен и осталось пройти последний поворот. Похоже, что ближайший преследователь, чемпион прошлого года, также прилагает значительные усилия — в зеркале заднего вида на мгновение показалась серебристая обшивка его болида. Необходимо что-то предпринять, поскольку преследователь очень быстро сокращает отставание.

Вам известно все или почти все о скорости и ускорении. С такими знаниями вы знаете, что нужно делать: жмете на педаль газа, и болид ускоряется. Знание законов изменения скорости позволило с легкостью пройти последний поворот. А вот и взмах клетчатого флага на финише, к которому вы пришли за рекордное время. Отлично! Безусловно, вам помогло знание именно тех тем, которые излагаются в этой главе: перемещение, скорость и ускорение.

Наверняка у вас уже есть интуитивное представление об этих понятиях, иначе вы не смогли бы управлять автомобилем или даже велосипедом. Перемещение описывает изменение места расположения, скорость характеризует быстроту перемещения, а ускорение знакомо всякому, кому приходилось перемещаться в автомобиле. С этими понятиями люди сталкиваются ежедневно, а физика поможет организовать их изучение. Знание этих физических понятий позволяет планировать дороги и транспортные развязки, строить и запускать космические корабли, отслеживать движение планет, предсказывать погоду, а также… приводит нас в бешенство в дорожной пробке.

Понимание законов физики включает понимание основ движения, и именно этой теме посвящена данная глава. Приступаем.

Передвигаемся и перемещаемся

С точки зрения физики перемещение возникает при переходе какого-то объекта из точки 1 в точку 2. Попросту говоря, перемещение — это пройденное объектом расстояние. Рассмотрим, например, движущийся вдоль линейки мячик для игры в гольф, который показан на рис. 3.1. Допустим, что сначала мячик находится возле отметки 0 (схема А).

Пока что все в порядке. Допустим, что мячик сместился на новое место, например на 3 метра вправо (схема Б). В таком случае говорят, что мячик переместился, или произошло перемещение. В данном случае перемещение равно 3 метрам. В исходном положении мячик находился на отметке 0 метров, а в конечном положении — на отметке +3 метра.

В физике перемещение часто обозначают символом ​\( s \)​, т.е. в данном случае \( s \) равно 3 метрам.

Как и любое другое измерение в физике, перемещение выражается в некоторых единицах, обычно в сантиметрах или метрах. Но часто можно встретить и другие единицы: километр, дюйм, фут, миля или даже световой год (расстояние, которое проходит свет за один год и которое тяжело измерить обычной линейкой; оно приблизительно равно 9 460 800 000 000 километрам или 9 460 800 000 000 000 метрам).

Ученые любят очень подробно описывать разные ситуации. Например, исходное положение часто обозначают символом\( s_0 \)(или, в англоязычной литературе,\( s_i \) где ​\( i \)​ обозначает “initial”, т.е. исходный). А конечное положение часто обозначают символом \( s_1 \) (или, в англоязычной литературе, \( s_f \) где ​\( f \)​ обозначает “final”, т.е. конечный). Таким образом, положения на схеме А и схеме Б на рис. 3.1 выражаются символами \( s_0 \) и \( s_1 \) соответственно. А перемещение \( s \) между ними равно их разности, т.е. конечное положение минус исходное положение:

Перемещения не обязательно должны быть положительными: они могут быть нулевыми или даже отрицательными. На схеме В на рис. 3.1 показана ситуация, когда неугомонный мячик переместился в новое положение у отметки -4 метра. Чему равно перемещение в этом случае? Ответ зависит от выбранного исходного положения. Исходное положение также часто называют начальной точкой (в которой начинается действие), которую можно выбрать произвольным образом. Если в качестве исходного положения выбрать положение 0 на линейке, то получим следующее перемещение:

Обратите внимание, что \( s \) отрицательно!

В качестве начальной точки можно выбрать отличное от 0 положение. Например, для перехода между исходным положением на схеме А на рис. 3.1 и конечным положением на схеме В получим следующее перемещение:

Величина перемещения зависит от выбора начальной точки. В простых задачах выбор начальной точки очевиден, а как быть в более сложных случаях, например, когда движение происходит не вдоль линейки?

Разбираемся с осями

В реальном мире объекты редко движутся вдоль линеек, как мячик для гольфа на рис. 3.1. Часто движение происходит в двух или даже трех измерениях пространства. Чтобы измерить движение в двух пространственных измерениях, нужно иметь две пересекающиеся линейки, которые называются осями. Горизонтальную ось называют осью X, а вертикальную — осью Y, а при движении в трехмерном пространстве используют еще одну ось Z (если представить, что оси X и Y лежат в плоскости страницы, то ось Z как бы “торчит” из нее).

На рис. 3.2 показан пример движения мячика для гольфа в двумерном пространстве. Мячик движется из центра рисунка в верхний правый угол.

Используя оси, можно сказать, что мячик передвинулся на +4 метра по оси X и на +3 метра по оси Y. Новое положение мячика обозначается парой чисел (4; 3), где первое число относится к оси X, а второе — к оси Y, т.е. оно выражается в формате \( (x,y) \).

Чему равно перемещение? Изменение положения по оси X обозначается символом ​\( \Delta x \)​ (греческий символ ​\( \Delta \)​ произносится “дельта” и означает “изменение”) и равно: конечное положение минус исходное положение. Если мячик стартует из центра рисунка, т.е. из положения (0; 0), то изменение положения по оси X равно:

Аналогично, изменение положения по оси Y равно:

Допустим, что нужно вычислить величину суммарного перемещения по обеим осям X и Y. Иначе говоря, насколько далеко удалился мячик от исходного положения в центре рисунка? Это можно подсчитать на основе теоремы Пифагора, т.е. выполнить следующие вычисления:

Итак, величина перемещения мячика равна 5 метрам.

Согласно теореме Пифагора, сумма квадратов катетов прямоугольного треугольника равна квадрату гипотенузы.

Измеряем скорость

В предыдущих разделах рассматривалось движение в одном или двух пространственных измерениях. Однако реальные перемещения происходят за некоторый промежуток времени, т.е. с некоторой скоростью. Например, за какое время произошло перемещение на рис. 3.1 из исходного положения в конечное положение: за 12 лет или 12 секунд?

Остальная часть этой главы посвящена измерению скорости перемещений. Аналогично измерению перемещения в пространстве, можно измерять разницу во времени между началом и концом движения, которая обычно выражается следующим образом:

Здесь ​\( t_1 \)​ обозначает конечное время, ​\( t_0 \)​ — начальное время, а их разность — количество времени, необходимого для перемещения, например движения мячика от начального к конечному положению. Когда ученые хотят узнать, насколько быстро происходит это событие, то фактически это значит, что они хотят измерить скорость.

Подробнее о скорости: что же это такое

Наверняка вам известно из опыта, что скорость определяется следующим образом:

скорость = расстояние/время.

Например, если расстояние ​\( s \)​ пройдено за время ​\( t \)​, то скорость ​\( v \)​ равна:

Переменная ​\( v \)​ обозначает только величину скорости, но истинная скорость также имеет направление (более подробно это описывается в главе 4). Иначе говоря, скорость является вектором (векторы обычно обозначаются полужирным начертанием, например \( \mathbf{v} \)). Векторы обладают величиной и направлением, т.е., зная скорость, мы знаем не только быстроту, но и направление движения. Аналогично, перемещение в более общем смысле является вектором, т.е. характеризуется не только величиной, но и направлением смещения (более подробно векторы описываются в главе 4).

Достаточно просто, не так ли? Точнее говоря (физики очень любят точность), скорость равняется изменению положения, деленному на изменение времени. Потому скорость движения вдоль оси X можно выразить следующим образом:

В реальном мире скорость может принимать очень разные формы, некоторые из них описываются в следующих разделах.

Смотрим на спидометр: мгновенная скорость

Итак, у нас уже есть общее представление о скорости. Именно ее измеряет спидометр автомобиля, не так ли? Когда вы катите по прямолинейному шоссе, все, что нужно делать, — всего лишь следить за показаниями спидометра. “Уже 140 километров в час. Пожалуй, сбросим скорость до 120”. Именно так мы часто поступаем в жизни, а иначе говоря, так мы определяем мгновенную скорость.

Понятие мгновенной скорости играет важную роль в понимании физических процессов. В данный момент времени спидометр показывает 120 километров в час, значит, ваша мгновенная скорость равна именно этой величине. Если вы ускоритесь до 150 километров в час, то ваша мгновенная скорость станет равной этой новой величине. Мгновенная скорость — это скорость в данный момент времени. Спустя две секунды мгновенная скорость может стать совершенно другой.

Движемся постоянно: равномерная скорость

А что если долгое время автомобиль едет со скоростью 120 километров в час? В физике эта скорость называется равномерной (или постоянной), а в жизни она возможна только при движении на абсолютно ровных и прямолинейных дорогах, когда долгое время можно поддерживать движение без изменения скорости.

Равномерное движение с постоянной скоростью является простейшим видом движения, поскольку оно никак не меняется.

Движемся вперед и назад: неравномерное движение

Название этого типа движения говорит само за себя: неравномерное движение означает движение со скоростью, меняющейся со временем. Именно с такой скоростью мы чаще всего сталкиваемся в повседневной жизни. Вот как выглядит уравнение изменения скорости от исходной скорости ​\( v_1 \)​ до конечной скорости ​\( v_0 \)​:

Остальная часть этой главы посвящена ускорению, которое характеризует неравномерность движения.

Жмем на секундомер и определяем среднюю скорость

Выражение со скоростями не так уж неосязаемо, как может показаться. Измерения скорости можно сделать более конкретными. Допустим, что вам хочется совершить путешествие из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, которые находятся на расстоянии около 2781 миль друг от друга. Если предположить, на это путешествие ушло 4 суток, то какой была ваша скорость?

Скорость можно найти, если поделить пройденное расстояние на затраченное на это время:

Итак, результат 695,3 получен, но в каких единицах он выражен?

В этом выражении мили делятся на сутки, т.е. результат равен 695,3 милям в сутки. Это не совсем стандартная единица измерений и вполне естественно было бы поинтересоваться: а сколько это миль в час? Для ответа на этот вопрос нужно перевести сутки в часы, как показано в главе 2. Поскольку в сутках 24 часа, то получим следующий результат:

Итак, получен более понятный результат 28,97 миль в час. Смущает лишь столь малая величина скорости, ведь обычно машины едут со скоростью в 2-3 раза быстрее, однако среднюю скорость для всего путешествия мы вычислили, разделив все расстояния на все время, включая время отдыха.

Среднюю скорость часто обозначают с помощью штриха над переменной: ​\( \overline{v} \)​ .

Средняя скорость и неравномерное движение

Средняя скорость отличается от мгновенной, если только вы не движетесь равномерно, когда скорость вообще не меняется. А средняя скорость неравномерного движения, когда все расстояние делится на все время, может отличаться от мгновенной скорости.

Путешествуя из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, вам наверняка придется провести несколько ночей в отелях, и во время вашего отдыха мгновенная скорость автомобиля равна 0 миль в час, а средняя скорость — 28,97 миль в час! Дело в том, что средняя скорость получена в результате деления всего расстояния на все время.

Средняя скорость может зависеть от фактически пройденного пути. Допустим, что, путешествуя по штату Огайо, вы решили подвезти попутчика в штат Индиана и погостить у вашей сестры в штате Мичиган. Все путешествие может иметь вид, показанный на рис. 3.3: первые 80 миль — в штат Индиана, а потом 30 миль — в штат Мичиган.

Если ехать со скоростью 55 миль в час, то для преодоления всего пути длиной 80 + 30 = 110 миль потребуется 2 часа. Но если взять расстояние по прямой между начальной и конечной точкой путешествия, которое равно 85,4 миль, то средняя скорость будет равна:

Таким образом, получена средняя скорость для расстояния от начальной до конечной точки путешествия вдоль пунктирной линии. Но если вам нужно определить скорость для каждого из двух отрезков фактически пройденного пути, то нужно измерить длину каждого из двух отрезков и разделить их на время их прохождения.

При движении с равномерной скоростью это можно сделать легко и просто, поскольку в таком случае средняя скорость равняется мгновенной скорости в любой точке пути.

Изучая движение, нужно учитывать не только скорость, но и направление движения. Именно по этой причине огромное значение имеет понятие вектора скорости. Более подробно векторы описываются в главе 4.

Ускоряемся и замедляемся

Как и в случае со скоростью, вам уже наверняка знакомо понятие ускорения. Ускорение характеризует быстроту изменения скорости. При выезде с подземной парковки порой приходится слышать визг шин — кто-то пытается ускориться, подрезать и обогнать вас на выезде. Вот он проскакивает перед вами буквально в нескольких сантиметрах и резко тормозит прямо перед вами, принуждая вас резко нажать на педаль тормоза. Именно в таких ситуациях очень полезно и важно знать основы физики.

Определяем ускорение

С точки зрения физики ускорение (​\( a \)​) — это изменение скорости (\( \Delta v \)) за единицу времени (\( \Delta t \)):

Это соотношение можно переписать иначе для известных начальной и конечной скоростей в начальный и конечный моменты времени соответственно:

Ускорение, как и скорость, является векторной величиной и часто обозначается полужирным начертанием: ​\( \mathbf{a} \)​. Иначе говоря, ускорение, как и скорость, характеризуется направлением. Более подробно векторы описываются в главе 4.

Определяем единицу ускорения

Единицу ускорения можно легко определить, если проанализировать определение ускорения, в котором изменение скорости делится на изменение времени:

Подставляя единицы измерения, получим:

Итак, единица ускорения — это единица расстояния, деленная на единицу времени в квадрате. Иначе говоря, ускорение — это скорость изменения скорости.

Поскольку ускорение — это расстояние, деленное на время в квадрате, то среди единиц измерения можно встретить следующие: километр на секунду в квадрате, метр на секунду в квадрате, сантиметр на секунду в квадрате, миля на секунду в квадрате, фут на секунду в квадрате и т.д.

Шутки ради допустим, что вы едете со скоростью 75 миль в час и в зеркале заднего вида видите проблесковый маячок дорожного патруля. Жмете на тормоза и останавливаетесь спустя 20 секунд. Инспектор дорожного патруля подходит к вам и сообщает: “Выдвигались со скоростью 75 миль в час в зоне, где скорость движения ограничена величиной 30 миль в час”. Что можно ответить? Попробуйте поразить воображение инспектора своими познаниями физики.

Быстро подсчитайте величину своего замедления после сигнала инспектора, чтобы поразить его своим исключительным законопослушанием! Достаньте калькулятор и начните вводить в него данные. Преобразуйте величину скорости 75 миль в час в более впечатляющие единицы измерения, например в сантиметры в секунду. Для этого сначала преобразуйте единицу измерения скорости, т.е. выразите ее в милях в секунду:

Теперь попробуем преобразовать мили в секунду в более впечатляющие для инспектора единицы измерения, например в сантиметры в секунду. Как известно, 1 миля содержит 5280 футов, а 1 фут — 12 дюймов. Тогда пройденное расстояние в дюймах в секунду равно:

В главе 2 уже упоминалось, что 1 дюйм равен 2,54 сантиметрам, потому пройденное расстояние в сантиметрах в секунду равно:

Таким образом исходная скорость движения была равна 3,4⋅103 сантиметров в секунду, а конечная — 0 сантиметров в секунду. Это изменение скорости произошло за 20 секунд. Так чему же равняется ускорение? Напомним еще раз формулу ускорения:

Подставляя числа, получим:

Итак, ускорение равно 170 см/с2. Однако попробуем присмотреться к этому результату более внимательно и вспомнить точное определение ускорения:

Конечная скорость равна 0 см/с, а исходная — 3,4⋅103 см/с, так что подставляя значения в эту формулу, получим:

Иначе говоря, мы получили -170 см/с2, а не +170 см/с2, что с точки зрения физики (и законов дорожного движения) имеет большое значение. Если бы ваше ускорение было равно +170 см/с2, то конечная скорость через 20 секунд была бы равна 150 миль в час, а не 0 миль в час. Ни один инспектор дорожного движения не обрадовался бы такому конечному результату.

Теперь вам осталось только очаровательно улыбнуться и сказать инспектору: “Возможно, я ехал несколько быстрее, чем следовало, но я чрезвычайно законопослушный гражданин и, едва услышав вашу сирену, мгновенно затормозил с замедлением -170 см/с2”. Возможно, инспектор будет настолько впечатлен этим результатом и вашими познаниями физики, что отпустит вас без наказания.

Аналогично скорости, ускорение может принимать разный вид в разных физических задачах. Ускорение может быть положительным, отрицательным, средним, мгновенным, равномерным или неравномерным. В следующих разделах описываются некоторые такие ситуации.

Положительное и отрицательное ускорение

При решении физических задач всегда нужно внимательно следить за знаком используемой величины. Ускорение, как и скорость, может быть отрицательным или положительным. При торможении автомобиля его скорость меняется с положительной до 0, а потому ускорение имеет отрицательный знак.

Ускорение, как и скорость, обладает знаком.

Не следует думать, что отрицательное ускорение всегда означает замедление, а положительное ускорение всегда означает ускорение. На рис. 3.4 показан пример ситуации, когда мячик для игры в гольф движется с замедлением из начального положения (схема А на рис. 3.4) в конечное положение (схема Б на рис. 3.4), но с положительным ускорением.

Поскольку отрицательная величина скорости уменьшается, то в целом ускорение мячика имеет положительную величину. Иначе говоря, для уменьшения отрицательной скорости нужно сделать положительное приращение скорости, т.е. ускорение при этом будет положительным.

Знак ускорения сообщает нам о том, как меняется скорость. Положительное ускорение означает, что скорость увеличивается в положительном направлении и уменьшается в отрицательном направлении. И наоборот, отрицательное ускорение означает, что скорость увеличивается в отрицательном направлении и уменьшается в положительном направлении.

Среднее и мгновенное ускорение

Аналогично скорости, ускорение может иметь мгновенное или среднее значение. Среднее ускорение равно отношению изменения скорости к изменению времени. Среднее ускорение обозначается штрихом сверху, ​\( \overline{a} \)​, и вычисляется аналогично средней скорости, т.е. от конечной скорости отнимается начальная скорость и полученная разность делится на все время (т.е. на разность конечного и начального времени):

Это соотношение дает нам среднее ускорение, но фактическое ускорение в произвольный момент времени не всегда равно среднему ускорению. Например, в предыдущем примере после того, как вы заметили сигнал инспектора, вы очень сильно нажимаете педаль тормоза, и автомобиль тормозит с очень большим ускорением. Но перед самой остановкой вы отпускаете педаль тормоза, и ваш автомобиль тормозит с уже меньшим ускорением. Оба эти мгновенные значения отличаются от величины среднего ускорения, вычисленного после деления всего изменения скорости на все время торможения.

Равномерное и неравномерное ускорение

Движение с неравномерным ускорением означает движение с изменением ускорения. Например, при движении в городе часто приходится тормозить перед знаками и сигналами остановки движения, а потом снова разгоняться.

Однако существуют ситуации, когда ускорение остается неизменным во время движения, например ускорение свободного падения под действием силы притяжения Земли. Это ускорение в общем случае равно 9,8 метров в секунду в квадрате, направлено к центру Земли и неизменно.

Связываем ускорение, время и перемещение

Итак, в этой главе вы познакомились с четырьмя параметрами движения: ускорением, скоростью, временем и перемещением. Перемещение и время связаны следующим простым соотношением для скорости:

Аналогично, скорость и время связаны следующим простым соотношением для ускорения:

Однако эти соотношения связывают только по два “уровня” переменных, т.е. скорость с перемещением и временем, а ускорение со скоростью и временем. А как связать три “уровня” переменных, т.е. ускорение со временем и перемещением?

Допустим, что вы участвуете в гонке и после пробного заезда хотели бы знать ускорение, которое способен обеспечить ваш автомобиль по известному пройденному пути 402 метра за 5,5 секунд. Таким образом, получается задача, в которой нужно связать ускорение с перемещением и временем.

Итак, для решения этой задачи нужно вывести уравнение связи ускорения с перемещением и временем.

Работу с уравнениями можно заметно упростить, если использовать алгебраические подстановки, например использовать переменную ​\( v \)​ вместо разности ​\( v_1-v_0 \)​ и переменную ​\( t \)​ вместо разности ​\( t_1-t_0 \)​. В случае необходимости после получения решения можно сделать обратную подстановку, заменяя переменную \( v \) разностью \( v_1-v_0 \)​ и переменную \( t \) разностью \( t_1-t_0 \).

Не такие уж и далекие связи

Попробуем связать ускорение, перемещение и время, жонглируя разными переменными, пока не получим нужный результат. Перемещение равно средней скорости, умноженной на время:

Итак, у нас есть отправная точка. Какова средняя скорость автомобиля из предыдущего примера? Начальная скорость была равна 0, а конечная — очень большой. Поскольку ускорение было постоянным, то скорость росла линейно от нуля до конечного значения (рис. 3.5).

При постоянном ускорении средняя скорость равна половине суммы конечной и начальной скоростей:

Конечная скорость равна:

Тогда средняя скорость равна:

Теперь подставим это выражение для средней скорости в уравнение для перемещения ​\( s=\overline{v}t \)​ и получим:

Теперь вместо переменной ​\( t \)​ можно подставить исходную разность конечного и начального моментов времени и получим:

Ура! Мы вывели одно из наиболее важных соотношений между ускорением, перемещением, временем и скоростью, которые используются в физических задачах.

Выводим более сложные соотношения

А что если движение началось не с нулевой начальной скоростью? Как в таком случае связать ускорение, время и перемещение? Как такое начальное значение скорости, например 100 миль в час, повлияет на величину пройденного расстояния? Поскольку расстояние равно скорости, умноженной на время, то искомое соотношение имеет следующий вид:

Такое выражение не так уж и легко запомнить, если, конечно, вы не обладаете фотографической памятью.2 \) и умножения на 2 получим:

Великолепно! Подставляя числа, получим:

Итак, получилось, что ускорение автомобиля равно 27 метров в секунду в квадрате. Насколько велико это ускорение? Например, ускорение свободного падения в поле тяготения Земли, ​\( g \)​, равно около 9,8 метров в секунду в квадрате, т.е. ускорение автомобиля приблизительно равно ​\( 2,7g \)​.

Связываем скорость, ускорение и перемещение

До сих мы достаточно успешно справлялись со всеми предложенными задачами. А что если немножко усложнить их условия? Допустим, что в примере с автомобилем вам известно только ускорение 26,3 метров в секунду в квадрате и конечная скорость 146,3 метров в секунду, а нужно определить пройденное расстояние. Справитесь ли вы с таким заданием? Внимательный читатель уверенно ответит: “Никаких проблем, только дайте мне калькулятор”.

Прежняя задача в новой формулировке кажется более сложной, поскольку в прежних соотношениях всегда присутствовало время.1\!/\!_2(v_1-v_0) \), то получим:

Подставляя в эту формулу выражение для времени движения, получим:

После несложных алгебраических преобразований получим:

Перемещая член ​\( 2a \)​ в другую часть уравнения, получим еще одно важное соотношение, которое связывает скорость, ускорение и перемещение:

Уф, это выражение стоит запомнить!

После решения всех этих задач каждый читатель по праву может считать себя повелителем движения.

Глава 3. Утоляем жажду скорости

4.2 (84%) 5 votes

КАК УСКОРЕНИЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ?

КАК УСКОРЕНИЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ? — Умные вопросы Например автомобиль.
Он может находится в покое 0 км/ч или же в движении 100 км/ч, так, а как же ускорение может быть отрицательным? Что это за чушь в этой науке лжи ?
Ребенок даже скажет ускорение это движение, и отрицательным не может быть по своей природе ! 5 годов назад от Oleg

2 Ответы

Модуль ускорения не может быть отрицательным, а само ускорение может. Просто ребенок назовет его не ускорением, а замедлением .
Понятие отрицательных чисел было незнакомо древним Египту и Вавилону, так что ничего удивительного в том, что ребенок тоже с ним незнаком. 5 годов назад от Лариса Девятаева
Ускорение — это дифференциал от скорости по времени. Сответственно, оно меньше нуля, если скорость уменьшается.
А что там скажет ребенок — никого не волнует. 5 годов назад от www www

Связанные вопросы

1 ответ

5 годов назад от djonnidepp djonnidepp

1 ответ

6 годов назад от Почемучка Почемучкин

2 ответов

7 месяцев назад от FernHarness9

Обнаружен странный эффект «отрицательной массы» у электронов в среде нового полупроводникового материала

Международная исследовательская группа, в которую входили ученые из университета Регенсбурга, Германия, ученые из Беркли и Йельского университета, США, Кембриджа, Великобритания, и Цукубы, Япония, произвела измерения весьма странного эффекта, возникающего в среде одного из относительно новых видов полупроводниковых материалов. Согласно полученным результатам, некоторые электроны в этом материале ведут себя так, словно они обладают массой с отрицательным значением.

Отметим, что множество вещей в окружающем нас мире характеризуется только положительными величинами. До последнего времени масса или вес физического объекта также относился к положительной величине, что являлось одной из неразрешенных загадок современной физики. Однако, в природе существует и множество вещей с отрицательными значениями их некоторых характеристик, и что бы могло произойти, если масса объекта также могла стать отрицательной величиной?

Согласно законам ньютоновской механики прикладываемая к объекту сила равна значению его массы, помноженному на ускорение движения (F=m*a). Другими словами, если на какой-то объект действует сила, то он начинает двигаться с ускорением. Однако, если попытаться пнуть камень с отрицательной массой, то стоит поберечься, этот камень полетит в обратном направлении. Аналогично мяч для гольфа с отрицательной массой, попав в воду, будет не тормозиться сопротивлением воды, а наоборот, двигаться с ускорением.

В основном все эти законы действуют и на атомарном уровне. Нам известно, что масса атома элемента определяется в большей части массой ядра этого атома, суммой масс всех входящих в ядро протонов и нейтронов. Эффективная же масса третьей составляющей атома, электронов, во многом зависит от свойств электронных материала, в котором двигаются эти электроны.

Когда электрон движется в материале, он постоянно сталкивается с другими электронами и ядрами атомов. Такие столкновения приводят к замедлению движения электрона, обладающего положительной массой, и возникновению явления, известного как электрическое сопротивление материала. Однако, если вдруг электрон станет обладать отрицательной массой, он при столкновениях будет терять энергию, ускоряясь при этом. И именно за такими эффектами ученым удалось наблюдать впервые за всю историю науки.

Ученые использовали относительно новый тип полупроводникового материала, диселенида вольфрама, лист которого имеет практически одноатомную толщину. Когда такой материал освещается светом лазера, он начинает светиться, электроны поглощают энергию фотонов лазерного света и через короткое время излучают собственный фотон характерного красного цвета. Цвет излучаемых фотонов соответствует фундаментальной энергии электрона в полупроводнике, который должен всегда светиться только красным цветом.

Однако, ученым удалось наблюдать удивительный эффект, при облучении диселенида вольфрама красным лазером электроны материала излучали не только красный свет, но и более высокоэнергетический синий. Как показали дальнейшие исследования, низкоэнергетические фотоны красного цвета были преобразованы в высокоэнергетические фотоны синего цвета за счет экстраординарного эффекта.

Проведя спектральный анализ, ученые пришли к заключению, что источниками фотонов синего света были именно электроны с отрицательной массой. И такое неожиданное экспериментальное открытие может быть подтверждено в будущем при помощи специального электронного устройства с элементами, подобным элементам, используемым сейчас в технологиях квантовых вычислений.

В настоящее время данное открытие пока еще походит на нечто невероятное, тем не менее, ученые уже успели придумать несколько областей его практического применения. К примеру, эффект отрицательной массы электронов может быть использован для создания сверхбыстрых компьютеров, в цепях которых электроны будут перемещаться, не встречая сопротивления. Также ученых весьма интересует момент перехода электрона от положительной массы к отрицательной и наоборот. Этот момент чем-то родственен попытке деления числа на ноль или понятию черной дыры в современной космологии. Тем не менее, в моменты таких переходов могут возникать весьма экзотические явления, которые можно будет в будущем поставить на службу всему человечеству.

Определение мгновенное ускорение общее значение и понятие. Что это такое мгновенное ускорение

Латинский термин acceleratĭo прибыл в испанский как ускорение . Понятие относится к действию и следствию ускорения: дайте скорость, увеличьте скорость. Мгновенное, с другой стороны, это то, что генерируется немедленно или длится очень короткое время.

Прежде чем двигаться вперед с идеей мгновенного ускорения, важно помнить, что для ускорения объект должен изменить свою скорость перемещения. Изменение упомянутой скорости во временной единице — это то, что мы знаем как ускорение.

Мгновенное ускорение, следовательно, отражает ускорение, которое объект имеет в данный момент и в определенной точке своей траектории. Можно также сказать, что мгновенное ускорение — это предел, который имеет среднее ускорение (деление изменения скорости на время, которое проходит при продвижении между двумя точками) в момент, когда временной интервал стремится к нулю ( 0 ).

Чтобы рассчитать среднее ускорение, необходимо иметь такие данные, как изменение скорости и, конечно, скорость каждую секунду.

Проще говоря, мгновенное ускорение — это ускорение, переносимое объектом в определенный момент . Это ускорение можно измерить, когда известно среднее ускорение, записанное между двумя очень короткими моментами (как можно ближе к 0 ). Когда обнаруживается ускорение, существующее между двумя очень близкими моментами, получается мгновенное ускорение.

В дополнение ко всему вышесказанному, мы также можем добавить, что мгновенное ускорение представляет собой величину векторного типа, которая состоит из нескольких фундаментальных и дифференцированных частей:
Направление и смысл, которые явно зависят от изменения скорости.
-Модуль, который представлен декартовыми координатами. Конечно, это представление может быть в двух измерениях или трех измерениях.

При этом можно указать, что мгновенное ускорение эквивалентно пределу увеличения скорости, который существует, когда временный период стремится к 0 .

Поскольку среднее ускорение между двумя точками рассчитывается путем деления изменения скорости тела на время, прошедшее при переходе от одной точки к другой, мгновенное ускорение эквивалентно ускорению, которое регистрируется при движении в течение периода, близкого к 0.

Не менее важно знать этот другой набор данных о мгновенном ускорении, которое касается нас:
-Устройства ускорения в основном два. Если вы выбираете систему cegesimal, вы делаете ставку на использование Гал, что является «данью уважения» Галилео Галилею. Это значит указывать сантиметр в секунду. Его эквивалентность международной системе состоит в том, что 1 галлон эквивалентен 0, 01 м с-2.
-Это не единственный вид ускорения, который существует и который изучается в рамках физики. Таким образом, у нас также есть тангенциальное ускорение, центростремительное ускорение, угловое ускорение …
— Важно знать, что, хотя скорость конкретного объекта положительна, его ускорение может быть отрицательным. Таким образом, становится ясно, что скорость уменьшается.

Ускорение при равноускоренном прямолинейном движении ⋆ СПАДИЛО

  • Равноускоренное прямолинейное движение — движение по прямой линии с постоянным ускорением (a=const).
  • Ускорение — векторная физическая величина, показывающая изменение скорости тела за 1 с. Обозначается как a.
  • Единица измерения ускорения — метр в секунду в квадрате (м/с2).
  • Акселерометр — прибор для измерения ускорения.
Формула ускорения

Ускорение тела равно отношению изменения вектора скорости ко времени, в течение которого это изменение произошло:

v — скорость тела в данный момент времени, v0 — скорость тела в начальный момент времени, t — время, в течение которого изменялась скорость

Пример №1. Состав тронулся с места и через 20 секунд достиг скорости 36 км/ч. Найти ускорение его разгона.

Сначала согласуем единицы измерения. Для этого переведем скорость в м/с: умножим километры на 1000 и поделим на 3600 (столько секунд содержится в 1 часе). Получим 10 м/с.

Начальная скорость состава равно 0 м/с, так как изначально он стоял на месте. Имея все данные, можем подставить их в формулу и найти ускорение:

Проекция ускорения

Проекция ускорения на ось ОХ

vx — проекция скорости тела в данный момент времени, v0x — проекция скорости в начальный момент времени, t — время, в течение которого изменялась скорость

Знак проекции ускорения зависит от того, в какую сторону направлен вектор ускорения относительно оси ОХ:

  • Если вектор ускорения направлен в сторону оси ОХ, то его проекция положительна.
  • Если вектор ускорения направлен в сторону, противоположную направлению оси ОХ, его проекция отрицательная.

При решении задач на тему равноускоренного прямолинейного движения проекции величин можно записывать без нижнего индекса, так как при движении по прямой тело изменяет положение относительно только одной оси (ОХ). Их обязательно нужно записывать, когда движение описывается относительно двух и более осей.

Направление вектора ускорения

Направление вектора ускорения не всегда совпадает с направлением вектора скорости!

Равноускоренным движением называют такое движение, при котором скорость за одинаковые промежутки времени изменяется на одну и ту же величину. При этом направления векторов скорости и ускорения тела совпадают (а↑↑v).

Равнозамедленное движение — частный случай равноускоренного движения, при котором скорость за одинаковые промежутки времени уменьшается на одну и ту же величину. При этом направления векторов скорости и ускорения тела противоположны друг другу (а↑↓v).

Пример №2. Автомобиль сначала разогнался, а затем затормозил. Во время разгона направления векторов его скорости и ускорения совпадают, так как скорость увеличивается. Но при торможении скорость уменьшается, потому что вектор ускорения изменил свое направление в противоположную сторону.

График ускорения

График ускорения — график зависимости проекции ускорения от времени. Проекция ускорения при равноускоренном прямолинейном движении не изменяется (ax=const). Графиком ускорения при равноускоренном прямолинейном движении является прямая линия, параллельная оси времени.

Зависимость положения графика проекции ускорения относительно оси ОХ от направления вектора ускорения:

  • Если график лежит выше оси времени, движение равноускоренное (направление вектора ускорения совпадает с направлением оси ОХ). На рисунке выше тело 1 движется равноускорено.
  • Если график лежит ниже оси времени, движение равнозамедленное (вектор ускорения направлен противоположно оси ОХ). На рисунке выше тело 2 движется равнозамедлено.

Если график ускорения лежит на оси времени, движение равномерное, так как ускорение равно 0. Скорость в этом случае — величина постоянная.

Чтобы сравнить модули ускорений по графикам, нужно сравнить степень их удаленности от оси времени независимо от того, лежат они выше или ниже нее. Чем дальше от оси находится график, тем больше его модуль. На рисунке график 2 находится дальше от оси времени по сравнению с графиком один. Поэтому модуль ускорения тела 2 больше модуля ускорения тела 1.

Пример №3. По графику проекции ускорения найти участок, на котором тело двигалось равноускорено. Определить ускорение в момент времени t1 = 1 и t2 = 3 с.

В промежуток времени от 0 до 1 секунды график ускорения рос, с 1 до 2 секунд — не менялся, а с 2 до 4 секунд — опускался. Так как при равноускоренном движении ускорение должно оставаться постоянным, ему соответствует второй участок (с 1 по 2 секунду).

Чтобы найти ускорение в момент времени t, нужно мысленно провести перпендикулярную прямую через точку, соответствующую времени t. От точки пересечения с графиком нужно мысленно провести перпендикуляр к оси проекции ускорения. Значение точки, в которой пересечется перпендикуляр с этой осью, покажет ускорение в момент времени t.

В момент времени t1 = 1с ускорение a = 2 м/с2. В момент времени t2 = 3 ускорение a = 0 м/с2.

Задание EF18774

На рисунке показан график зависимости координаты x тела, движущегося вдоль оси Ох, от времени t (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение этого тела, от времени t. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции графика подберите соответствующую позицию утверждения и запишите в поле цифры в порядке АБ.


Алгоритм решения

  1. Определить, какому типу движения соответствует график зависимости координаты тела от времени.
  2. Определить величины, которые характеризуют такое движение.
  3. Определить характер изменения величин, характеризующих это движение.
  4. Установить соответствие между графиками А и Б и величинами, характеризующими движение.

Решение

График зависимости координаты тела от времени имеет вид параболы в случае, когда это тело движется равноускоренно. Так как движение тела описывается относительно оси Ох, траекторией является прямая. Равноускоренное прямолинейное движение характеризуется следующими величинами:

  • перемещение и путь;
  • скорость;
  • ускорение.

Перемещение и путь при равноускоренном прямолинейном движении изменяются так же, как координата тела. Поэтому графики их зависимости от времени тоже имеют вид параболы.

График зависимости скорости от времени при равноускоренном прямолинейном движении имеет вид прямой, которая не может быть параллельной оси времени.

График зависимости ускорения от времени при таком движении имеет вид прямой, перпендикулярной оси ускорения и параллельной оси времени, так как ускорение в этом случае — величина постоянная.

Исходя из этого, ответ «3» можно исключить. Остается проверить ответ «1». Кинетическая энергия равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости. Графиком квадратичной функции является парабола. Поэтому ответ «1» тоже не подходит.

График А — прямая линия, параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости ускорения от времени (или его модуля). Поэтому первая цифра ответа — «4».

График Б — прямая линия, не параллельная оси времени. Мы установили, что такому графику может соответствовать график зависимости скорости от времени (или ее проекции). Поэтому вторая цифра ответа — «2».

Ответ: 24

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17992 Начальная скорость автомобиля, движущегося прямолинейно и равноускоренно, равна 5 м/с. После прохождения расстояния 40 м его скорость оказалась равной 15 м/c. Чему равно ускорение автомобиля?

Алгоритм решения

  1. Записать исходные данные.
  2. Записать формулу, связывающую известные из условия задачи величины.
  3. Выразить из формулы искомую величину.
  4. Вычислить искомую величину, подставив в формулу исходные данные.

Решение

Запишем исходные данные:

  • Начальная скорость v0 = 5 м/с.
  • Конечная скорость v = 15 м/с.
  • Пройденный путь s = 40 м.

Формула, которая связывает ускорение тела с пройденным путем:

Так как скорость растет, ускорение положительное, поэтому перед ним в формуле поставим знак «+».

Выразим из формулы ускорение:

Подставим известные данные и вычислим ускорение автомобиля:

Ответ: 2,5

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18202

Внимательно прочитайте текст задания и выберите верный ответ из списка. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости тела vx от времени.

Какой из указанных ниже графиков  совпадает с графиком зависимости от времени проекции ускорения этого тела ax в интервале времени от 6 с до 10 с?

Алгоритм решения

  1. Охарактеризовать движение тела на участке графика, обозначенном в условии задачи.
  2. Вычислить ускорение движение тела на этом участке.
  3. Выбрать график, который соответствует графику зависимости от времени проекции ускорения тела.

Решение

Согласно графику проекции скорости в интервале времени от 6 с до 10 с тело двигалось равнозамедленно. Это значит, что проекция ускорения на ось ОХ отрицательная. Поэтому ее график должен лежать ниже оси времени, и варианты «а» и «в» заведомо неверны.

Чтобы выбрать между вариантами «б» и «г», нужно вычислить ускорение тела. Для этого возьмем координаты начальной и конечной точек рассматриваемого участка:

  • t1 = 6 с. Этой точке соответствует скорость v1 = 0 м/с.
  • t2 = 10 с. Этой точке соответствует скорость v2 = –10 м/с.

Используем для вычислений следующую формулу:

Подставим в нее известные данные и сделаем вычисления:

Этому значению соответствует график «г».

Ответ: г

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18027 На графике приведена зависимость проекции скорости тела от времени при прямолинейном движении по оси х. Определите модуль ускорения тела.

Алгоритм решения

  1. Записать формулу ускорения.
  2. Записать формулу для вычисления модуля ускорения.
  3. Выбрать любые 2 точки графика.
  4. Определить для этих точек значения времени и проекции скорости (получить исходные данные).
  5. Подставить данные формулу и вычислить ускорение.

Решение

Записываем формулу ускорения:

По условию задачи нужно найти модуль ускорения, поэтому формула примет следующий вид:

Выбираем любые 2 точки графика. Пусть это будут:

  • t1 = 1 с. Этой точке соответствует скорость v1 = 15 м/с.
  • t2 = 2 с. Этой точке соответствует скорость v2 = 5 м/с.

Подставляем данные формулу и вычисляем модуль ускорения:

Ответ: 10

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Физики рассказали, что мешает полететь к звездам на скорости света

https://ria.ru/20190221/1551106212.html

Физики рассказали, что мешает полететь к звездам на скорости света

Физики рассказали, что мешает полететь к звездам на скорости света — РИА Новости, 21.02.2019

Физики рассказали, что мешает полететь к звездам на скорости света

Может ли масса быть отрицательной по аналогии с электрическим зарядом — ученые пытаются выяснить это уже более ста лет. Недавно удалось получить странное… РИА Новости, 21.02.2019

2019-02-21T08:00

2019-02-21T08:00

2019-02-21T17:05

наука

альберт эйнштейн

сколково

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155114/53/1551145309_0:167:1036:750_1920x0_80_0_0_d504bdb8b05b8624f7106414bf20dd35.jpg

МОСКВА, 21 фев — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Может ли масса быть отрицательной по аналогии с электрическим зарядом — ученые пытаются выяснить это уже более ста лет. Недавно удалось получить странное вещество, которое ведет себя, как если бы его масса была минусовой. Это открывает новое направление исследований. Как стабилизировать кротовую норуКротовая нора в пространстве-времени долго не живет. Ее горловина схлопывается из-за гравитации, не успевая пропустить даже луч света. Чтобы она стала проходимой, требуется вещество с отрицательной массой, создающее эффект антигравитации, — так называемая экзотическая материя. Через подобную червоточину можно попасть в другую Вселенную. Эту идею использовали в научно-фантастическом фильме «Интерстеллар» — с подачи американского физика-теоретика, нобелевского лауреата Кипа Торна. «Кип Торн — фундаментальный физик, поэтому забывает о технологиях. Сколько энергии для этого потребуется? Как обеспечить утилизацию избыточного тепла для такой энергетической установки? Но на любую реальную технологию накладываются ограничения в виде начал термодинамики, специальной теории относительности. Мне это напоминает фантазии вековой давности, когда считалось, что можно превратить в чистую энергию любое вещество и на этом летать к звездам. Теоретически — да, любое. А практически и только отчасти — уран, плутоний и дейтерий, но и с ними большие проблемы», — комментирует РИА Новости Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.Охота на скорости светаЕсли обычные тела все притягивают, то тела с отрицательной массой — отталкивают. Может ли существовать в природе материя с таким странным свойством? По всей видимости, нет, ведь рождение частиц с отрицательной массой (энергией) привело бы к неустойчивости вакуума.Тем не менее физик Ричард Хаммонд из Университета Северная Каролина, в качестве гипотезу рассматривает ситуацию, когда рядом рождаются две частицы с массой противоположных знаков. Получается, что обычная частица должна убегать, а частица с отрицательной массой будет ее преследовать. Такая пара начнет ускоряться, постепенно приближаясь к скорости света. Можно ли это использовать при создании двигателя для межпланетного корабля?»Идея, увы, бредовая. При ускорении растет масса — согласно специальной теории относительности. Причем по мере приближения к скорости света масса стремится к бесконечности. За счет чего станет увеличиваться отрицательная масса «отталкивающей» частицы, причем до бесконечности? В действительности эти частицы оттолкнутся друг от друга и будут разлетаться до тех пор, пока не окажутся вне пределов действия своих гравитационных полей, а там либо продолжат свободный полет, либо вступят во взаимодействие с другими частицами», — рассуждает Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики. Однако в этом рассуждении есть ошибка. Энергия движущейся частицы будет равно ее массе, умноженной на гамма-фактор (Лоренц-фактор). А он будет расти бесконечно по мере приближения скорости к скорости света. Получается, такого рода двигатель был бы возможен, если бы наша среда допускала рождение частиц с отрицательной массой. Против всякой интуицииВ 2017 году много шума наделала статья американских физиков из Государственного университета Вашингтона, получивших в лаборатории странное вещество — не ускорявшееся в ту сторону, куда его толкали, как это предписывает второй закон Ньютона. Это возможно только если его инерционная масса отрицательна. С помощью лазера физики создали суперфлюид из атомов рубидия, охладив их до температуры почти абсолютного нуля, и возникло особое состояние материи — так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, в котором атомы движутся очень медленно. Тем же лазером облачко конденсата Бозе-Эйнштейна как бы заперли в отдельном участке пространства и заставили изменить спин — есть такая квантовая характеристика частиц. Чем сильнее толкали это облачко, тем сильнее оно ускорялось в обратную приложенной силе сторону. Как если бы теннисист бил по мячу, а тот отлетал к нему, а не к сопернику. Эти результаты объяснили теоретики из Австралии, Великобритании и России. Однако в данном случае речь идет об эффективной массе, возникающей при взаимодействии частиц с конденсатом Бозе-Эйнштейна, а не о массе частиц в вакууме. Электрон в кристалле приобретает отрицательную эффективную массу из-за спин-орбитального взаимодействия, уточняет доктор физико-математических наук Сергей Баранов, ведущий научный сотрудник лаборатории взаимодействия излучения с веществом ФИАН.»Рассмотрим спутник на орбите. Если мы попытаемся его затормозить (приложим силу навстречу скорости), спутник перейдет на более низкую орбиту и скорость его не уменьшится, а увеличится. И кинетическая энергия, вопреки совершенной над ним отрицательной работе, — тоже. А если ускорим спутник, подталкивая его сзади, скорость уменьшится — ну чем не отрицательная масса. На самом же деле парадоксальная прибыль (или убыль) кинетической энергии восполняется убылью (или прибылью) потенциальной энергии — поскольку спутник находится в поле тяжести. Отрицательная эффективная масса — это результат взаимодействия со средой (и она невозможна без внешней среды), будь то кристалл или поле тяжести, или какое-либо иное внешнее поле. Но в современной физике есть более сильное утверждение: любая масса — всегда результат взаимодействия со средой,» — поясняет ученый.

https://ria.ru/20170424/1492959128.html

сколково

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155114/53/1551145309_0:26:1036:803_1920x0_80_0_0_1dce3f0f77f6995206d7e1db683e1e29.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

альберт эйнштейн, сколково

МОСКВА, 21 фев — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Может ли масса быть отрицательной по аналогии с электрическим зарядом — ученые пытаются выяснить это уже более ста лет. Недавно удалось получить странное вещество, которое ведет себя, как если бы его масса была минусовой. Это открывает новое направление исследований.

Как стабилизировать кротовую нору

Кротовая нора в пространстве-времени долго не живет. Ее горловина схлопывается из-за гравитации, не успевая пропустить даже луч света. Чтобы она стала проходимой, требуется вещество с отрицательной массой, создающее эффект антигравитации, — так называемая экзотическая материя. Через подобную червоточину можно попасть в другую Вселенную. Эту идею использовали в научно-фантастическом фильме «Интерстеллар» — с подачи американского физика-теоретика, нобелевского лауреата Кипа Торна.

«Кип Торн — фундаментальный физик, поэтому забывает о технологиях. Сколько энергии для этого потребуется? Как обеспечить утилизацию избыточного тепла для такой энергетической установки? Но на любую реальную технологию накладываются ограничения в виде начал термодинамики, специальной теории относительности. Мне это напоминает фантазии вековой давности, когда считалось, что можно превратить в чистую энергию любое вещество и на этом летать к звездам. Теоретически — да, любое. А практически и только отчасти — уран, плутоний и дейтерий, но и с ними большие проблемы», — комментирует РИА Новости Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.

Охота на скорости света

Если обычные тела все притягивают, то тела с отрицательной массой — отталкивают. Может ли существовать в природе материя с таким странным свойством? По всей видимости, нет, ведь рождение частиц с отрицательной массой (энергией) привело бы к неустойчивости вакуума.

Тем не менее физик Ричард Хаммонд из Университета Северная Каролина, в качестве гипотезу рассматривает ситуацию, когда рядом рождаются две частицы с массой противоположных знаков. Получается, что обычная частица должна убегать, а частица с отрицательной массой будет ее преследовать. Такая пара начнет ускоряться, постепенно приближаясь к скорости света. Можно ли это использовать при создании двигателя для межпланетного корабля?

«Идея, увы, бредовая. При ускорении растет масса — согласно специальной теории относительности. Причем по мере приближения к скорости света масса стремится к бесконечности. За счет чего станет увеличиваться отрицательная масса «отталкивающей» частицы, причем до бесконечности? В действительности эти частицы оттолкнутся друг от друга и будут разлетаться до тех пор, пока не окажутся вне пределов действия своих гравитационных полей, а там либо продолжат свободный полет, либо вступят во взаимодействие с другими частицами», — рассуждает Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.

Однако в этом рассуждении есть ошибка. Энергия движущейся частицы будет равно ее массе, умноженной на гамма-фактор (Лоренц-фактор). А он будет расти бесконечно по мере приближения скорости к скорости света. Получается, такого рода двигатель был бы возможен, если бы наша среда допускала рождение частиц с отрицательной массой.

Против всякой интуиции

В 2017 году много шума наделала статья американских физиков из Государственного университета Вашингтона, получивших в лаборатории странное вещество — не ускорявшееся в ту сторону, куда его толкали, как это предписывает второй закон Ньютона. Это возможно только если его инерционная масса отрицательна.

С помощью лазера физики создали суперфлюид из атомов рубидия, охладив их до температуры почти абсолютного нуля, и возникло особое состояние материи — так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, в котором атомы движутся очень медленно.

Тем же лазером облачко конденсата Бозе-Эйнштейна как бы заперли в отдельном участке пространства и заставили изменить спин — есть такая квантовая характеристика частиц. Чем сильнее толкали это облачко, тем сильнее оно ускорялось в обратную приложенной силе сторону. Как если бы теннисист бил по мячу, а тот отлетал к нему, а не к сопернику.

Эти результаты объяснили теоретики из Австралии, Великобритании и России.

Однако в данном случае речь идет об эффективной массе, возникающей при взаимодействии частиц с конденсатом Бозе-Эйнштейна, а не о массе частиц в вакууме.

Электрон в кристалле приобретает отрицательную эффективную массу из-за спин-орбитального взаимодействия, уточняет доктор физико-математических наук Сергей Баранов, ведущий научный сотрудник лаборатории взаимодействия излучения с веществом ФИАН.

«Рассмотрим спутник на орбите. Если мы попытаемся его затормозить (приложим силу навстречу скорости), спутник перейдет на более низкую орбиту и скорость его не уменьшится, а увеличится. И кинетическая энергия, вопреки совершенной над ним отрицательной работе, — тоже. А если ускорим спутник, подталкивая его сзади, скорость уменьшится — ну чем не отрицательная масса. На самом же деле парадоксальная прибыль (или убыль) кинетической энергии восполняется убылью (или прибылью) потенциальной энергии — поскольку спутник находится в поле тяжести. Отрицательная эффективная масса — это результат взаимодействия со средой (и она невозможна без внешней среды), будь то кристалл или поле тяжести, или какое-либо иное внешнее поле. Но в современной физике есть более сильное утверждение: любая масса — всегда результат взаимодействия со средой,» — поясняет ученый.

24 апреля 2017, 11:35НаукаФизик: сообщения об открытии «жидкости с отрицательной массой» – чушь

Может ли ускорение быть отрицательным: подробный анализ и примеры

Может ли ускорение быть отрицательным? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны понять, что такое ускорение?

Мы знаем, что ускорение является векторной величиной, а векторная величина может быть положительной или отрицательной. Поэтому мы можем сказать, что ускорение объекта может быть как положительным, так и отрицательным.

Однако теперь возникает вопрос, в каких условиях ускорение объекта отрицательно, а когда положительно? Здесь мы собираемся обсудить те условия, при которых ускорение может быть отрицательным или положительным.

Ускорение: векторная величина

 Ускорение является векторной величиной; следовательно, оно имеет как величину, так и направление. Представьте себе байкера, едущего на велосипеде, или человека, управляющего автомобилем, тогда этот велосипед или автомобиль движется с постоянно меняющейся скоростью. Скорость изменения скорости автомобиля или велосипеда в единицу времени называется ускорением. Когда объект меняет скорость, он начинает ускоряться, может быть, в направлении скорости или против скорости. Математически это выражается как

– среднее ускорение

– конечная скорость

– начальная скорость

     

 Это уравнение дает величину ускорения.

Направление ускорения

 Объект всегда ускоряется в направлении приложенной к нему результирующей силы. Является ли ускорение объекта положительным или отрицательным, зависит от направления ускорения, а направление зависит от следующих двух факторов:

  • ускорение или замедление объекта
  • +ve или -ve направление движения [ здесь мы рассматриваем слева направо как положительное направление, а справа налево — отрицательное направление.Аналогично, вверх — это +ve, а вниз — ve.

    Автомобиль движется справа налево, поэтому ускорение отрицательное
    Изображение предоставлено: https://pixabay.com/illustrations/christmas-tree-truck-santa-4636494/
    • Автомобиль движется в положительном направлении и ускоряется 

    В этом случае скорость и ускорение автомобиля имеют одно направление.Сила, действующая на автомобиль, направлена ​​в положительном направлении, и ускорение автомобиля положительно.

    • Автомобиль движется в положительном направлении и замедляется.

    В этом случае скорость автомобиля направлена ​​в сторону +ve, а ускорение – в сторону –ve. Сила трения отвечает за замедление автомобиля, и она противоположна направлению скорости. В этом случае ускорение отрицательное

    • Автомобиль движется в направлении -ve и ускоряется

    Автомобиль движется справа налево, т.е.е., в –ве направлении. Автомобиль ускоряется в отрицательном направлении, поэтому ускорение также отрицательно. Ускорение в этом случае отрицательное.

    • Автомобиль движется в -ве направлении и замедляется.

    Здесь скорость автомобиля указана в направлении -ve. Автомобиль замедляется, а значит, на автомобиль действует сила, действующая в противоположном направлении. Поэтому ускорение автомобиля идет в положительном направлении.

    Из вышеизложенного делаем вывод, что ускорение отрицательно в двух случаях

    когда объект движется в +ve направлении и замедляется

    когда объект движется в -ve направлении и ускоряется

    Может ли ускорение быть отрицательным, когда скорость равна нулю?

    Мы знаем, что ускорение — это скорость изменения скорости во времени.Это изменение может быть в форме ускорения или замедления.

    Когда ускорение отрицательное, это означает, что объект ускоряется в отрицательном направлении или замедляется в положительном направлении. когда объект замедляется, сила противодействует его движению, а направление ускорения совпадает с направлением силы, т.е. в -ве направлении. Через некоторое время тело останавливается, и его скорость становится равной нулю, но в этот момент оно еще имеет отрицательное ускорение.

    Чтобы лучше понять эту концепцию, вспомните движение маятника или движение мяча в вертикальном направлении, на определенной высоте мяч останавливается, и его скорость становится равной нулю.Но он по-прежнему имеет ускорение в направлении вниз, аналогично и в маятнике, в крайнем его положении скорость становится равной нулю, но он по-прежнему имеет ускорение в направлении возвращающей силы. Следовательно, это доказывает, что ускорение может быть отрицательным, когда скорость становится равной нулю.

    Несколько примеров с отрицательным ускорением

    Торможение движущегося автомобиля

    Предположим, что автомобиль движется в положительном x-направлении с постоянно изменяющимися скоростью и ускорением.После применения пауз сила трения нарастает против направления скорости, и скорость начинает уменьшаться. По мере того, как скорость начинает уменьшаться, направление ускорения меняется с +ve x-направления на -ve x-направление; это происходит потому, что ускорение всегда направлено в сторону действия силы. Следовательно, движущийся автомобиль имеет отрицательное ускорение, когда мы применяем тормоза для остановки движения.

    Движение растянутой пружины

    Растянутая пружина имеет восстанавливающую силу, противоположную направлению движения.Когда растянутая пружина освобождается, она выполняет SHM. Возвращающие силы всегда противодействуют движению пружины и уменьшают скорость.

     Пружина имеет как +ve, так и -ve тип ускорения. Когда пружина растягивается из своего среднего положения, она движется в +ve x-направлении, но замедляется из-за восстанавливающей силы. В этом случае его ускорение противоположно направлению движения, т. е. в направлении -ve x. Точно так же, когда пружина сжимается, ее ускорение равно +ve по оси x, а движение – по оси x от среднего положения.

    Бросание мяча вверх

    Когда мы бросаем мяч вверх, он движется против силы гравитации. Достигнув некоторой высоты, он начинает падать на землю в направлении силы тяжести. В первой половине движения сила тяжести постоянно противодействует движению шарика, а его ускорение направлено вниз. Более того, согласно приведенному выше анализу, когда объект движется в положительном направлении (здесь, в направлении вверх) и замедляется, его ускорение отрицательно .

     Во второй половине движения скорость мяча после достижения определенной высоты становится равной нулю, и он начинает падать на землю под действием силы тяжести. Здесь и скорость, и ускорение имеют одно и то же направление, потому что мяч ускоряется в направлении вниз. Опять же из вышеприведенного анализа, когда объект движется в -ve направлении и ускоряется, его ускорение отрицательно. Итак, в обеих половинах движения ускорение мяча отрицательно.

    Изображение предоставлено: https://pixabay.com/photos/juggle-balls-sinai-in-the-air-4919335/

    Круговое движение шара, прикрепленного к струне

    Когда шар, прикрепленный к невесомой струне, совершает круговое движение разные силы воздействовать на это. Невесомая и нерастяжимая струна обеспечивает необходимую центростремительную силу. Все мы знаем, что центростремительная сила всегда действует по направлению к центру системы. Направление ускорения соответствует центростремительной силе, т. е. всегда к центру системы при круговом движении.Направление линейной скорости постоянно меняется при круговом движении. Радиальное ускорение кругового движения всегда отрицательно.

    радиальный компонент ускорения в круговом движении составляет

    — радиальное ускорение

    — радиус круг

    — угловая скорость

    — угловая скорость

    Движение маятника

    Движение маятника — это колебательное движение о его среднем положении и чтобы понять природу ускорения маятника, разобьем движение маятника на четыре случая.

    Случай 1 – Маятник движется в направлении +ve x из среднего положения в крайнее положение и замедляется

    В этом случае восстанавливающая сила, обеспечиваемая составляющей силы тяжести, пытается подтянуть маятник к среднему положению. Поэтому скорость маятника уменьшается по мере его перемещения из среднего положения в крайнее. В этом случае ускорение маятника отрицательно, а его направление противоположно движению маятника.

    Случай 2 — Маятник перемещается из крайнего положения в среднее (т.е., справа налево) в направлении +x, и с ускорением

    В этом случае маятник ускоряется к среднему положению. Таким образом, движение и ускорение имеют одно и то же направление, но направление ускорения справа налево, т. е. в отрицательном направлении. Следовательно, ускорение маятника отрицательно.

    Случай 3:  Маятник перемещается из среднего положения в крайнее положение в -ve x-направлении и замедляется.

    Этот случай почти аналогичен первому, только направление -ve по оси абсцисс.В этом случае ускорение противоположно движению и в +ve направлении. Следовательно, ускорение для этого случая равно +ve.

    Случай 4- Маятник движется из крайнего положения в среднее (т.е. слева направо) и ускоряется

    Здесь маятник ускоряется за счет восстанавливающей силы к среднему положению. Обе скорости, как и ускорение, имеют одинаковое направление. Направление ускорения лежит по оси x +ve, поэтому ускорение считается положительным.

    Движение автомобиля по кривой дороге

    Автомобиль совершает круговое движение при движении по кривой дороге.Необходимая центростремительная сила, необходимая для движения по криволинейной траектории, обеспечивается трением между шиной и дорогой. Ускорение направлено к центру системы, и оно отрицательно, так как направлено справа налево, т. е. в -ve x-направлении.

    Движение автомобиля по кривой дороге
    Изображение предоставлено: https://pixabay.com/photos/motorsport-race-car-car-racing-4525064/

    О Шамбху Патил

    Я Шамбху Патил, энтузиаст физики . Физика меня всегда интригует и заставляет задуматься, как устроена эта вселенная? Интересуюсь ядерной физикой, квантовой механикой, термодинамикой.Я очень хорошо решаю задачи, объясняя сложные физические явления простым языком. Мои статьи подробно расскажут вам о каждой концепции.
    Присоединяйтесь ко мне через LinkedIn на https://www.linkedin.com/in/shambhu-patil-96012b1a1.
    Электронная почта :- [email protected]

    Ускорение | Физика

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Определение и различие между мгновенным ускорением, средним ускорением и замедлением.
    • Рассчитайте ускорение, зная начальное время, начальную скорость, конечное время и конечную скорость.

     

    Рис. 1. Самолет снижает скорость или замедляется перед посадкой на Сен-Мартене. Его ускорение противоположно направлению его скорости. (кредит: Стив Конри, Flickr)

    В повседневном разговоре ускорить означает ускорить. Ускоритель в автомобиле фактически может заставить его ускориться. Чем больше ускорение , тем больше изменение скорости за заданное время.Формальное определение ускорения соответствует этим понятиям, но более широкое.

    Среднее ускорение

    Среднее ускорение равно скорости изменения скорости ,

    [латекс] \ bar {a} = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t} = \ frac {{v} _ {f} — {v} _ {0}} {{t} _ {f} -{t}_{0}}[/латекс]

    , где [латекс]\бар{а}[/латекс] — среднее ускорение, v — скорость, а t — время.(Полоса над и означает среднее ускорение .)

    Поскольку ускорение — это скорость в м/с, деленная на время в с, единицами измерения СИ для ускорения являются м/с 2 , метры в секунду в квадрате или метры в секунду в секунду, что буквально означает, на сколько метров в секунду скорость меняется каждую секунду.

    Вспомним, что скорость — это вектор: она имеет как величину, так и направление. Это означает, что изменение скорости может быть изменением величины (или скорости), но оно также может быть изменением направления .Например, если автомобиль поворачивает с постоянной скоростью, он ускоряется, потому что его направление меняется. Чем быстрее вы поворачиваете, тем больше ускорение. Таким образом, ускорение происходит, когда скорость изменяется либо по величине (увеличение или уменьшение скорости), либо по направлению, либо по тому и другому.

    Ускорение как вектор

    Ускорение является вектором в том же направлении, что и изменение скорости, Δ v . Поскольку скорость является вектором, она может изменяться как по величине, так и по направлению.Таким образом, ускорение — это изменение либо скорости, либо направления, либо того и другого.

    Имейте в виду, что хотя ускорение происходит в направлении изменения скорости, оно не всегда идет в направлении движения . Когда объект замедляется, его ускорение противоположно направлению его движения. Это известно как замедление .

    Мгновенное ускорение

    Мгновенное ускорение a или ускорение в конкретный момент времени получается тем же процессом, который обсуждался для мгновенной скорости во времени, скорости и скорости, т. е. путем рассмотрения бесконечно малого интервала время.Как найти мгновенное ускорение, используя только алгебру? Ответ заключается в том, что мы выбираем среднее ускорение, которое представляет движение. На рис. 6 показаны графики зависимости мгновенного ускорения от времени для двух очень разных движений. На рис. 6(а) ускорение немного меняется, и среднее значение по всему интервалу почти такое же, как мгновенное ускорение в любой момент времени. В этом случае мы должны рассматривать это движение так, как если бы оно имело постоянное ускорение, равное среднему (в данном случае около 1.8 м/с 2 ). На рисунке 6(b) ускорение резко меняется со временем. В таких ситуациях лучше рассматривать меньшие временные интервалы и выбирать для каждого среднее ускорение. Например, движение на интервалах времени от 0 до 1,0 с и от 1,0 до 3,0 с можно рассматривать как отдельные движения с ускорениями +3,0 м/с 2 и –2,0 м/с 2 соответственно.

    В следующих нескольких примерах рассматривается движение поезда метро, ​​показанного на рисунке 7.В (а) челнок движется вправо, а в (б) он движется влево. Примеры призваны дополнительно проиллюстрировать аспекты движения и проиллюстрировать некоторые рассуждения, которые используются при решении задач.

    Пример 2. Расчет смещения: поезд метро

    Каковы величина и знак перемещений при движениях поезда метро, ​​показанных в частях (а) и (б) рисунка 7?

    Стратегия

    Чертеж с системой координат уже предоставлен, поэтому нам не нужно делать эскиз, но мы должны проанализировать его, чтобы убедиться, что мы понимаем, что он показывает.Обратите особое внимание на систему координат. Чтобы найти смещение, мы используем уравнение Δ x = x f x 0 . Это просто, поскольку заданы начальная и конечная позиции.

    Раствор

    1. Определить известные. На рисунке мы видим, что x F = 6,70 км и x 0 = 4,70 км для части (а), и x F = 3,75 км и x 0 = 5.25 км для части (б).

    2. Найдите смещение в части (a).

    [латекс]\Дельта x={x}_{f}-{x}_{0}=6,70\text{км}-4,70\text{км} = \text{+}2,00\text{км}[ /латекс]

    3. Найдите перемещение в части (b).

    [латекс]\Delta x′ ={x′}_{f}-{x′}_{0}=\text{3,75 км}-\text{5,25 км} = -\text{1,50 км}[/ латекс]

    Обсуждение

    Направление движения в (а) — вправо, и поэтому его смещение имеет положительный знак, тогда как движение в (б) — влево и, следовательно, имеет отрицательный знак.

    Пример 3. Сравнение пройденного расстояния с перемещением: поезд метро

    Какие расстояния пройдены для движений, показанных в частях (а) и (б) поезда метро на рисунке 7?

    Стратегия

    Чтобы ответить на этот вопрос, подумайте об определениях расстояния и пройденного расстояния и о том, как они связаны со смещением. Расстояние между двумя положениями определяется как величина смещения, найденная в примере 1.Пройденное расстояние — это общая длина пути, пройденного между двумя точками. (См. Перемещение.) В случае поезда метро, ​​показанного на рисунке 7, пройденное расстояние равно расстоянию между начальным и конечным положениями поезда.

    Раствор

    1. Водоизмещение по части (а) составило +2,00 км. Следовательно, расстояние между начальным и конечным положениями составило 2,00 км, а пройденное расстояние — 2,00 км.

    2. Смещение детали (b) равно −1.5 км. Следовательно, расстояние между начальным и конечным положениями составило 1,50 км, а пройденное расстояние — 1,50 км.

    Обсуждение

    Расстояние является скаляром. У него есть величина, но нет знака, указывающего направление.

    Пример 4. Расчет ускорения: поезд метро набирает скорость

    Предположим, что поезд на рис. 7(а) разгоняется из состояния покоя до 30,0 км/ч за первые 20,0 с своего движения. Каково его среднее ускорение за этот промежуток времени?

    Стратегия

    В этот момент стоит сделать простой набросок:

    Раствор

    1.Определить известные. v 0 = 0 (поезда отправляются из состояния покоя), v f   = 30,0 км/ч, Δ t = 20,0 с.

    2. Вычислить Δ v . Поскольку поезд стартует из состояния покоя, его скорость изменится на [latex]\Delta v\text{=}\text{+}\text{30,0 км/ч}[/latex], где плюс означает скорость вправо .

    3. Подставьте известные значения и найдите неизвестное, [латекс]\бар{а}[/латекс].

    [латекс]\bar{a}=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{+\text{30.{2}[/латекс]

    Обсуждение

    Знак плюс означает, что ускорение направлено вправо. Это разумно, потому что поезд стартует из состояния покоя и заканчивается со скоростью вправо (тоже положительной). Таким образом, ускорение происходит в том же направлении, что и изменение скорости , как это всегда и бывает.

    Пример 5. Расчет ускорения: поезд метро замедляется

    Теперь предположим, что в конце пути поезд на рис. 7(а) замедляется до полной остановки со скорости 30.0 км/ч за 8.00 с. Каково его среднее ускорение при остановке?

    Стратегия
    Раствор

    1. Определить известные. v 0 = 30,0 км/ч, v f = 0 км/ч (поезд стоит, поэтому его скорость равна 0), а Δ t = 8,00 с.

    2. Найдите изменение скорости Δ v .

    Δ v = v f v 0 = 0 − 30.{2}\текст{.}[/латекс]

    Обсуждение

    Знак минус указывает на то, что ускорение направлено влево. Этот знак разумен, поскольку в этой задаче поезд изначально имеет положительную скорость, а отрицательное ускорение будет препятствовать движению. Опять же, ускорение происходит в том же направлении, что и изменение скорости, которая здесь отрицательная. Это ускорение можно назвать замедлением, потому что оно имеет направление, противоположное скорости.

    Графики положения, скорости и ускорения относительновремя для поездов в Примере 4 и Примере 5 показано на рисунке 10. (Мы приняли, что скорость остается постоянной от 20 до 40 с, после чего поезд замедляется.)

    Пример 6. Расчет средней скорости: поезд метро

    Какова средняя скорость поезда в части b примера 2, показанном еще раз ниже, если путь занимает 5,00 мин?

    Стратегия

    Средняя скорость равна смещению, деленному на время. Здесь оно будет отрицательным, так как поезд движется влево и имеет отрицательное смещение.

    Раствор

    1. Определить известные. x f = 3,75 км, x 0 = 5,25 км, Δ t = 5,00 мин.

    2. Определить водоизмещение, Δ x ′. Мы обнаружили, что Δ x ′ равно −1,5 км в примере 2.

    3. Найдите среднюю скорость.

    [латекс]\bar{v}=\frac{\Delta x′}{\Delta t}=\frac{-\text{1,50 км}}{\text{5,00 мин}}[/latex]

    4. Преобразование единиц.

    [латекс]\bar{v}=\frac{\Delta x′}{\Delta t}=\left(\frac{-1\text{.}\text{50 км}}{5\text{.}\text{00 мин}}\right)\left(\frac{\text{60 мин}}{1 ч}\right)=-\text{ 18}\text{.0 км/ч}[/latex]

    Обсуждение

    Отрицательная скорость указывает на движение влево.

    Пример 7. Расчет замедления: поезд метро

    Наконец, предположим, что поезд на рисунке 2 замедляется до полной остановки со скорости 20,0 км/ч за 10,0 с. Каково его среднее ускорение?

    Стратегия

    Еще раз нарисуем эскиз:

    Как и раньше, мы должны найти изменение скорости и изменение времени, чтобы рассчитать среднее ускорение.

    Раствор

    1. Определить известные. v 0 = −20 км/ч, v f = 0 км/ч, Δ t = 10,0 с.

    2. Вычислить Δ v . Изменение скорости здесь на самом деле положительное, так как

    [латекс]\Delta v={v}_{f}-{v}_{0}=0-\left(-\text{20 км/ч}\right)\text{=}\phantom{\ правило{0.25}{0ex}}\text{+}\text{20 км/ч}[/latex]

    3. Найдите [латекс]\бар{а}[/латекс].

    [латекс]\bar{a}=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{+\text{20}\text{.{2}[/латекс]

    Обсуждение

    Знак плюс означает, что ускорение направлено вправо. Это разумно, потому что поезд изначально имеет отрицательную скорость (влево) в этой задаче, а положительное ускорение противодействует движению (и, следовательно, вправо). Опять же, ускорение происходит в том же направлении, что и изменение скорости, которая здесь положительна. Как и в примере 5, это ускорение можно назвать замедлением, поскольку оно происходит в направлении, противоположном скорости.

    Пожалуй, самое важное, что следует отметить в этих примерах, — это знаки ответов. В выбранной нами системе координат плюс означает, что величина находится справа, а минус означает, что она находится слева. Это легко представить для смещения и скорости. Но это немного менее очевидно для ускорения. Большинство людей интерпретируют отрицательное ускорение как замедление объекта. Этого не было в примере 2, где положительное ускорение замедляло отрицательную скорость. Решающим отличием было то, что ускорение было в направлении, противоположном скорости.На самом деле отрицательное ускорение увеличит отрицательную скорость. Например, поезд, движущийся влево на рисунке 11, ускоряется за счет ускорения влево. В этом случае как v , так и a отрицательны. Знаки плюс и минус указывают направления ускорений. Если ускорение имеет тот же знак, что и изменение скорости, то тело ускоряется. Если ускорение имеет знак, противоположный изменению скорости, то тело замедляется.

    Проверьте свое понимание

    Самолет приземляется на взлетно-посадочной полосе, направляясь на восток.Опишите его ускорение.

    Раствор

    Если принять восток за положительное значение, то ускорение самолета будет отрицательным, так как он движется на запад. Он также замедляется: его ускорение противоположно направлению его скорости.

    Исследования PhET: Моделирование движущегося человека

    Узнайте о графиках положения, скорости и ускорения. Перемещайте человечка вперед-назад с помощью мыши и зарисовывайте его движение. Установите положение, скорость или ускорение, и пусть симуляция переместит человека за вас.

    Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.

    Резюме раздела

    Концептуальные вопросы

    1. Может ли скорость быть постоянной, а ускорение не равным нулю? Приведите пример такой ситуации.

    2. Может ли скорость быть постоянной, а ускорение не равным нулю? Объяснять.

    3. Приведите пример, в котором скорость равна нулю, а ускорение – нет.

    4. Если поезд метро движется влево (имеет отрицательную скорость), а затем останавливается, то как направлено его ускорение? Ускорение положительное или отрицательное?

    5.Знаки плюс и минус используются в одномерном движении для указания направления. Каков знак ускорения, уменьшающего модуль отрицательной скорости? положительной скорости?

    Задачи и упражнения

    1. Гепард может разогнаться из состояния покоя до скорости 30,0 м/с за 7,00 с. Каково его ускорение?

    2. Профессиональное приложение. Доктор Джон Пол Стэпп был офицером ВВС США, изучавшим влияние экстремального замедления на организм человека.10 декабря 1954 года Стэпп проехал на ракетных салазках, разогнавшись из состояния покоя до максимальной скорости 282 м/с (1015 км/ч) за 5,00 с, и резко вернулся в состояние покоя всего за 1,40 с! Вычислите его ускорение (а) и замедление (б). Выразите каждое из них кратно г (9,80 м/с 2 ), взяв его отношение к ускорению свободного падения.

    3. Пассажирка выезжает из гаража задним ходом с ускорением 1,40 м/с 2 .(a) Сколько времени потребуется ей, чтобы достичь скорости 2.00 м/с? (b) Если она затем затормозится до полной остановки через 0,800 с, каково ее замедление?

    4. Предположим, что межконтинентальная баллистическая ракета выходит из состояния покоя до суборбитальной скорости 6,50 км/с за 60,0 с (фактическая скорость и время засекречены). Каково его среднее ускорение в м/с 2 и в кратных г (9,80 м/с 2 ).

    Глоссарий

    ускорение:
    скорость изменения скорости; изменение скорости во времени
    среднее ускорение:
    изменение скорости, деленное на время, за которое она изменяется
    мгновенное ускорение:
    ускорение в определенный момент времени
    замедление:
    ускорение в направлении, противоположном скорости; ускорение, приводящее к уменьшению скорости

    Избранные решения задач и упражнений

    1.4,29 м/с 2

    3. (а) 1,43 с (б) -2,50 м/с 2

     

    Понимание положительного и отрицательного ускорения

    В физических расчетах ускорение — так же, как смещение и скорость — может быть положительным или отрицательным. Знак ускорения говорит вам, ускоряетесь вы или замедляетесь (в зависимости от того, в каком направлении вы движетесь).

    Например, предположим, что вы едете со скоростью 75 миль в час и видите эти мигающие красные огни в зеркале заднего вида.Вы останавливаетесь, и вам требуется 20 секунд, чтобы остановиться. Офицер появляется у вашего окна и говорит: «Вы ехали со скоростью 75 миль в час в зоне 30 миль в час». Что вы можете сказать в ответ?

    Вы можете рассчитать скорость своего ускорения при остановке, что, несомненно, впечатлит офицера — посмотрите на вас и ваши законопослушные наклонности! Вы достаете калькулятор и начинаете вводить свои данные. Помните, что ускорение выражается как изменение скорости, деленное на изменение во времени:

    .

    Подставив числа, ваши вычисления выглядят так:

    Ваше ускорение было 3.8 миль/ч. Но этого не может быть! Возможно, вы уже видите здесь проблему; взгляните на исходное определение ускорения:

    Ваша конечная скорость была 0 миль в час, а ваша первоначальная скорость была 75 миль в час, поэтому подстановка чисел здесь дает вам это ускорение:

    Другими словами, -3,8 мили в час, , а не +3,8 мили в секунду — большая разница с точки зрения решения физических задач (и с точки зрения правопорядка). Если бы вы разогнались до +3,8 миль в час, а не до -3,8 миль в час, то через 20 секунд вы разогнались бы до 150 миль в час, а не до 0 миль в час.И это, вероятно, не очень обрадует копа.

    Теперь у вас есть ускорение. Вы можете выключить калькулятор и улыбнуться, сказав: «Возможно, я немного поторопился, офицер, но я очень законопослушен. Почему, когда я услышал вашу сирену, я разогнался до -3,8 миль в час только для того, чтобы поскорее съехать на обочину. Полицейский вытаскивает свой калькулятор и делает некоторые быстрые вычисления. «Неплохо», — говорит он, впечатленный. И ты знаешь, что ты не в теме.

    Запаздывание или отрицательное ускорение – исследование QS

    Запаздывание:

    Скорость изменения скорости движущегося тела со временем может быть как положительной, так и отрицательной.Если скорость изменения скорости во времени положительна, то это называется ускорением, а если отрицательна, то называется замедлением. Так, когда ускорение действует в направлении, противоположном скорости, это называется замедлением. Это синоним отрицательного ускорения. Поскольку ускорение является векторной величиной, оно определяется системой координат или системой отсчета, которую вы используете для описания движения. Если он положительный, то говорят об ускорении, если отрицательный, то говорят о замедлении.Например, когда вы делаете перерыв в своем цикле во время учебы в школе/колледже, эффект, производимый перерывом на Тире, называется замедлением.

    Это означает, что отрицательное ускорение называется замедлением.

    Запаздывание измеряется как величина, на которую скорость тела изменяется за одну секунду. Единица и размер искусства замедления такие же, как и у ускорения. Если скорость тела уменьшается, то его ускорение будет отрицательным. Отрицательное ускорение отрицательно, но скорость не уменьшается и не увеличивается, просто в случае свободного падения это постоянное ускорение.Отрицательное ускорение также называют замедлением или замедлением.

    Пример. Говорят, что поезд опаздывает, когда он замедляется по прибытии на станцию, т. е. его скорость уменьшается. Запаздывание – это ускорение с отрицательным знаком. Или отрицательное значение ускорения показывает, что скорость тела уменьшается.

    Скорость тела может увеличиваться или уменьшаться. Ускорение происходит при изменении скорости тела. Так, когда скорость тела увеличивается, говорят, что ускорение положительно, а когда скорость тела уменьшается, говорят, что ускорение отрицательно (замедление).Говорят, что тело замедляется, если его скорость уменьшается.

    Пример: Когда что-то брошено вверх, ускорение силы тяжести действует вниз и считается отрицательным. При применении паузы для остановки цикла ускорение также отрицательное.

    Что такое отрицательное ускорение — Таймер онлайн-обучения, Образовательные ресурсы, Инструменты обучения, Таймер Pomodoro, Расписание учебы,

    Чтобы понять, что такое ускорение, нам нужно сначала понять, что такое ускорение.

    В научных терминах скорость изменения скорости по отношению ко времени известна как ускорение, я знаю, что вы этого не поняли.Говоря человеческим языком, когда скорость чего-то увеличивается, мы можем сказать, что это ускоряется. Но дело не только в увеличении скорости, а в увеличении скорости со временем. Скорость — это вектор, потому что смещение также является вектором, что означает, что оно имеет как величину, так и направление.

    Теперь поговорим о положительном и отрицательном ускорении.

    Положительное ускорение не означает, что объект ускоряется точно так же, как отрицательное ускорение не означает, что объект замедляется.Объект с отрицательным ускорением может ускоряться. Предположим, автомобиль пытается взобраться на холм, и вместо того, чтобы двигаться вверх, он падает из-за гравитации, но двигатель автомобиля все еще включен, и он пытается. Это пример отрицательного ускорения, когда автомобиль может двигаться в противоположном направлении из-за уклона. Когда ускорение действует в направлении, противоположном скорости, это называется отрицательным ускорением.

    Как я уже говорил ранее, ускорение — это вектор, указывающий в том же направлении, что и скорость.

    Если вы думаете об этом с точки зрения математики, то если вы прибавите к текущему значению скорости, то это положительное ускорение, но если вы вычтете из текущего значения скорости, то это отрицательное ускорение.

    Вычитание из уже отрицательной скорости может увеличить скорость объекта.

    Когда ваш автомобиль движется в направлении x с некоторой скоростью, и вы нажимаете акселератор, это называется положительным ускорением, потому что ускорение идет в том же направлении, что и скорость, поэтому оно добавляется.

    Теперь предположим, что автомобиль движется в направлении х с некоторой скоростью, и вы нажимаете на тормоз, чтобы остановить автомобиль, ускорение должно воздействовать на него с противоположного направления (Первый закон Ньютона), поэтому ускорение имеет отрицательное направление х. Это вычтет из скорости. Это отрицательное ускорение.

    может ли ускорение быть нулевым

    Да, ускорение может быть нулевым, когда все силы, действующие на объект, уравновешивают друг друга, тогда результирующая действующая сила равна нулю.

    Если скорость изменения скорости со временем равна нулю ( a = dv/dt = 0 ) , то ускорение равно нулю.

    Когда мы можем достичь нулевого ускорения. Когда скорость становится постоянной, значит, когда скорость не меняется со временем, тогда чистое ускорение равно нулю.

    Проще говоря, мы можем сказать, что объект движется с постоянной скоростью в том же направлении, что и перемещение с нулевым нулевым ускорением.

    Кинематика — скорость и ускорение

    Кинематика — скорость и ускорение
    Глава 2 Цели]

    БХС ->Физика -> Механика -> Кинематика -> эта страница


    Скорость и ускорение

    Понятия скорости и ускорения связаны между собой, но они связаны неправильно в умах многих людей.Многие люди думают, что если объект имеет большую скорость, он должен иметь большое ускорение — если оно имеет маленькую скорость, оно должно иметь маленькое ускорение — если его скорость равна нулю, его ускорение должно быть ноль тоже. ЭТО НЕПРАВИЛЬНО!!

    Ускорение — это скорость изменения скорости, т. е. это ускорение говорит вам насколько быстро скорость меняется. Большое ускорение говорит вам, что скорость меняется быстро — небольшое ускорение говорит вам, что скорость меняется медленно — ускорение, равное нулю, говорит вам, что скорость вообще не меняется.

    Ускорение сообщает вам, как изменяется скорость, но не сообщает какая скорость! Объект может иметь большую скорость и малое (или нулевое) ускорение — и наоборот.

    Ускорение и замедление

    Многие люди также ошибочно полагают, что «положительный ускорение означает ускорение, отрицательное ускорение означает замедление вниз.» Извините! Изучив примеры расчетных ускорений можно сделать вывод, что:

    • Если скорость и ускорение в одном направлении (оба имеют одинаковый знак — оба положительные или оба отрицательные) объект ускоряется.
    • Если скорость и ускорение в противоположных направлениях (имеют противоположные знаки) объект замедляется.

    Глава 2 Цели]
    БХС -> Физика -> Механика -> Кинематика -> эта страница
    последнее обновление 31 августа 2009 г. автор JL Стэнбро

    отрицательное ускорение в предложении

    SentencesMobile
    • В таком случае термин «замедление» для отрицательного ускорения совершенно ясен.
    • В этом случае отрицательное ускорение означает, что | мг | > | Т |.
    • Кроме того, его двигатель заглох при отрицательном ускорении из-за поплавкового карбюратора.
    • Отрицательное ускорение означает уменьшение скорости или скорости, и менее формальным синонимом этого является замедление.
    • Когда водитель нажимает на педаль тормоза или газа, акселерометр регистрирует положительное или отрицательное ускорение.
    • В гелиопаузе и вокруг нее скапливается множество частиц, сильно заряженных своим отрицательным ускорением, что создает ударную волну.
    • :Вопрос о «замедлении» частицы на самом деле заключается в том, чтобы придать вашей частице отрицательное ускорение.
    • :Есть еще кое-что непонятное в «среднем ускорении», как бороться с отрицательным ускорением (замедлением).
    • Сегодня большинство кулачков имеют зеркальные (симметричные) профили с одинаковым положительным и отрицательным ускорением при открытии и закрытии клапанов.
    • Он также обсудил свойства различных типов кривых обучения, таких как отрицательное ускорение, положительное ускорение, плато и оживальные кривые.(Рис. 1)
    • В предложении сложно увидеть отрицательное ускорение.
    • Если вы хотите использовать фразу «отрицательное ускорение», это тоже нормально, хотя, на мой вкус, немного формально для общего употребления.
    • Теперь вы можете ссылаться на нулевое ускорение или нулевое замедление, чтобы указать, что объект вообще не ускоряется, и вы можете даже ссылаться на отрицательное ускорение или даже отрицательное замедление, если необходимо.
    • Некоторые неправильно перенесенные игры или игровые движки имеют кривые ускорения и интерполяции, которые непреднамеренно вызывают чрезмерное, неравномерное или даже отрицательное ускорение при использовании мыши вместо устройства ввода по умолчанию, не являющегося мышью на их родной платформе.
    • В течение следующих семи секунд отрицательное ускорение продолжало увеличиваться более медленными темпами, с несколькими колебаниями, до среднего значения около -2,8 g, струя начала пикировать к земле с увеличивающейся скоростью.
    • Они включали эксперимент на свободном побережье для наблюдения и контроля отрицательного ускорения топлива, вызванного небольшим аэродинамическим сопротивлением транспортного средства; экспресс-тест на разгерметизацию топливного бака; и испытание герметичности закрытого топливного бака.
    • Вообще говоря, тормозное излучение или «тормозное излучение» — это любое излучение, возникающее в результате замедления (отрицательного ускорения) заряженной частицы, которое включает синхротронное излучение, циклотронное излучение и испускание электронов и позитронов во время бета-распада.
    • Теперь у нас был ответ для наших пилотов, которых перехитрили и которые не смогли уйти от преследующего Зеро: перейти в вертикальное мощное пикирование, используя отрицательное ускорение, если это возможно, чтобы увеличить диапазон, в то время как двигатель Зеро был остановлен ускорением.
    • В чем я не согласился с Филком, так это в том, что если известно, что объект замедляется, я бы ВСЕГДА говорил, что он претерпевает отрицательное ускорение (или замедление), я бы НИКОГДА не говорил, что он ускоряется, поскольку это неизбежно вызовет путаницу. для тех, кто использует АНГЛИЙСКОЕ значение слова (которых здесь будет много).
    • Аналогично вечному двигателю: особенно при наличии легкодоступного источника энергии, такого как перепад тепла (на разных глубинах воды), течение, движущееся по дну реки, ветер, движущийся по поверхности, большие количество света, которое можно использовать с помощью фотогальванического эффекта, естественного движения Земли или Луны, отрицательного ускорения, которое уже используется для остановки транспортных средств в пробке, и так далее.
    • НАУКА заимствует слова из АНГЛИЙСКОГО .АНГЛИЙСКИЙ не заимствует слова из НАУКИ. Английский язык является источником слова ACCELERATE. В английском языке УСКОРЕНИЕ определяется УВЕЛИЧЕНИЕМ скорости и ТОЛЬКО УВЕЛИЧЕНИЕМ. Учёные по ВСЕЙ ПРИЧИНЕ решили ИСКАЖИТЬ ИСТИННОЕ значение термина «УСКОРИТЬ». Вот как ученые изобрели парадоксальное понятие ОТРИЦАТЕЛЬНОГО УСКОРЕНИЯ. Все в порядке, но если вы не признаете, что это УЧЕНЫЕ искажают слово, вы не проявляете должного уважения к его ИСХОДНОМУ англоязычному значению.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.