science >> Wetenschap >  >> Fysica

Acceleratie berekenen

In juli 2014 bekroonde het Car and Driver-magazine de 2015 Porsche 918 Spyder als de snelste productieauto die er was nadat hij in een schamele 2,2 seconden van nul naar 60 mijl per uur brandde. Hoewel deze cijfers de prestaties van de auto treffend weergeven, bieden ze geen echte meting van de versnelling. Met de constante acceleratieformule kunt u een enkele waarde berekenen die de verandering in snelheid in de loop van de tijd beschrijft. Hoewel auto's zelden in een uniform tempo versnellen, produceert de aanname van de formule hiervan een gemiddelde waarde die kan worden vergeleken met andere bekende waarden, zoals zwaartekrachtversnelling.

Constant acceleratie berekenen

Construeer de constante versnellingsformule, dus je hebt een basis voor de berekening. In deze formule staat 't' voor tijd, 'v0' staat voor beginsnelheid en 'v1' staat voor uiteindelijke snelheid.

Vervang de variabelen door beschikbare gegevens. In het Porsche-voorbeeld is de beginsnelheid nul mijl per uur en de eindsnelheid is 60 mijl per uur gedurende de tijdsspanne van 2,2 seconden. Het is meestal een goed idee om de eenheden in de vergelijking te houden, omdat ze helpen bij het identificeren van probleemgebieden, zoals verschillende eenheden voor snelheden. In dit voorbeeld is het gemakkelijk om te zien dat de snelheid (mijlen per uur) en tijd (seconden) verschillende tijdseenheden gebruiken. Dat is echter geen probleem, want je deelt je door om een ​​nieuwe eenheid te maken - mijlen per uur, per seconde. Als u liever consistente eenheden gebruikt, deelt u de seconden in met 3.600 om ze om te zetten in uren. De resulterende versnelling zou echter een enorm aantal zijn en moeilijk te vergelijken.

Trek de beginsnelheid af van de eindsnelheid om de verandering in snelheid als gevolg van versnelling te berekenen. In het voorbeeld is de beginsnelheid nul, dus u blijft zitten met de eindsnelheid van 60 mijl per uur.

Deel de verandering in snelheid met de tijd om de versnelling in eenheden snelheid per tijd te berekenen. In het voorbeeld komt 60 mijl per uur gedeeld door 2,2 seconden overeen met een versnelling van 27 mijl per uur, per seconde. Dat betekent dat de snelheid gemiddeld met 27 mijl per uur toeneemt voor elke seconde die voorbijgaat. Merk op dat bij het schrijven van de eenheden in de vergelijking "mijlen per uur, per seconde" wordt vereenvoudigd tot "mi /(hr x sec)." Als u zich afvraagt ​​hoe dit figuur zich opstapelt tegen de zwaartekracht, moet u de meting omrekenen naar dezelfde eenheden die worden gebruikt om de zwaartekracht te meten.

Als u de versnellingsmeting in het voorbeeld wilt omrekenen, vermenigvuldig u mijlen met 5.280 voet per mijl om te zetten naar eenheden van voeten. Evenzo vermenigvuldigt u uren met 3.600 seconden per uur om het in eenheden van seconden om te zetten. Hiermee wordt de oorspronkelijke meting geconverteerd naar 40 voet per seconde, per seconde of eenvoudigweg 40 voet per seconde kwadraat. In vergelijking met de 32 voet per seconde kwadratische versnelling van de zwaartekracht versnelt de Porsche 918 je eigenlijk sneller dan de zwaartekracht je zou versnellen na het uit een vliegtuig springen.

Tip

Andere versnellingsverminderende factoren, zoals als wind meesleurt, belangrijker worden naarmate de snelheid toeneemt. Dit betekent dat de constante aanname van de acceleratie niet geldig is, maar dit heeft geen invloed op de nauwkeurigheid van het gemiddelde. Als u echter op zoek bent naar exacte prestatiemetingen gedurende een specifieke periode, is het beter om kleine vensters in de tijd te gebruiken die de doelstadium nauwkeuriger weergeven. Als voorbeeld, het meten van de versnelling in de eerste seconde beschrijft nauwkeuriger de initiële versnelling in plaats van te vertrouwen op een gemiddelde tijdens de eerste 15 seconden.