สูตรเร่งความเร็ว: ความหมาย ประเภท ปัญหาตัวอย่าง (สมบูรณ์)

เรามักใช้แนวคิดของสูตรความเร่งโดยไม่รู้ตัว ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณต้องการไปทำงาน คุณต้องใช้พาหนะในการเดินทาง ซึ่งแน่นอนว่าคุณจะต้องเดินด้วยความเร็วระดับหนึ่ง

ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? เพราะโดยที่ไม่รู้ตัวว่าเดินช้าอยู่บ่อย ๆ แล้วกลับเร็วแล้วช้าลงอีก ที่สภาวะเช่นนั้นโดยที่คุณไม่รู้ว่าคุณกำลังเร่ง

คำจำกัดความของการเร่งความเร็ว

การเร่งความเร็วคือการเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุที่ก่อนหน้านี้ช้าเป็นเร็วและถูกถ่ายในทุกหน่วยของเวลา

ความเร่งคือปริมาณเวกเตอร์ที่มีค่าและทิศทาง

วิธีเขียนความเร่งในกฎฟิสิกส์คือการใช้สัญลักษณ์ตัวอักษร (a)

ตัวอย่างของการเร่งความเร็วในชีวิตประจำวัน ได้แก่

• ย้ายมะพร้าวที่ตกลงมาจากต้นไม้ลงไปที่พื้น
• ปั่นจักรยานบนทางลงเขา
• การเคลื่อนตัวของรถจักรยานยนต์เมื่อน้ำมันหมดเร็ว
• ขณะเล่นสไลด์เดอร์

คำจำกัดความของการชะลอตัว

การชะลอตัวคือการเปลี่ยนแปลงความเร็วทุกครั้งหรือการเปลี่ยนแปลงค่าความเร็วไปสู่ค่าความเร็วที่น้อยลงหรือเรียกได้ว่าความเร็วลดลงในที่สุด

สำหรับผลการคำนวณของการชะลอตัวนั้นเป็นค่าลบ นั่นเป็นเพราะว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้นช้าลง

ตัวอย่างของการชะลอตัวที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน ได้แก่

• ย้ายวัตถุที่ถูกโยนขึ้นเพื่อให้การเคลื่อนที่ช้าลง
• การเคลื่อนไหวของคนที่กำลังถีบจักรยานบนถนนขึ้นเขา
• การเคลื่อนที่ของวัตถุหรือลูกบอลที่ขว้างลงบนพื้นหญ้า
• ขี่มอเตอร์ไซค์แล้วเจอสภาพการจราจรทำให้ช้าลงและหยุดเมื่อไฟแดง

เครื่องหมายบวกและลบที่มีอยู่ในสมการทางกายภาพนั้นใช้เพื่อระบุทิศทางของเวกเตอร์เท่านั้น มันไปทางขวาหรือไปทางซ้ายหรือไปทางด้านบนและหรือไปทางด้านล่าง

สูตรเร่งความเร็ว

โดยทั่วไป สูตรความเร่งของวัตถุเคลื่อนที่ตามสูตรความเร่งต่อไปนี้

ข้อมูล:

• : อัตราเร่งเฉลี่ย (m/s²)
• Δวี : เปลี่ยนความเร็ว (m/s)
• Δt : หมดเวลา
• วี_{1 :} เวลาเริ่มต้น (m/s)
• วี₂: ความเร็วสุดท้าย (m/s)
• t_{1 :} เวลาเริ่มต้น
• t_{2 :} เวลาสิ้นสุด

จากสมการข้างต้น ค่าความเร่งอาจเป็นบวกหรือลบก็ได้

ค่าความเร่งเป็นบวกหมายความว่าวัตถุประสบการเปลี่ยนแปลงในค่าความเร็วไปสู่ค่าความเร็วที่มากขึ้นหรืออาจกล่าวได้ว่ามีความเร็วเพิ่มขึ้น

ประเภทของการเร่งความเร็ว

เมื่อพิจารณาจากช่วงเวลาที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุประสบการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ความเร่งแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ความเร่งเฉลี่ยและความเร่งในทันที

นี่คือคำอธิบาย:

1. สูตรความเร่งเฉลี่ย

อย่างเป็นระบบ สามารถเขียนสูตรหรือสมการความเร่งเฉลี่ยได้ดังนี้

ข้อมูล:

• : อัตราเร่งเฉลี่ย (m/s²)
• Δวี: เปลี่ยนความเร็ว (m/s)
• Δที : หมดเวลา

บันทึก:

• หน่วยความเร่งคือ เมตรต่อวินาทีต่อวินาที หรือ m/s2
• ความเร่งเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งหมายความว่ามีขนาด/ทิศทาง

ขนาดของความเร่งคือปริมาณทั้งหมด ในขณะที่ทิศทางของความเร่งจะถูกกำหนดโดยทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ถ้าวัตถุช้าลง ความเร่งจะมีค่าเป็นลบ

ก. การทำความเข้าใจตัวแปร

เพื่อให้สามารถกำหนด v & t โดยการคำนวณเพิ่มเติม:

และ

ข้อมูล:

• vt: หมายถึงความเร็วสุดท้าย
• v: ความเร็วเริ่มต้น
• tt: เวลาสิ้นสุด
• t: เวลาเริ่มต้น

บันทึก:

• เนื่องจากความเร่งมีทิศทาง คุณต้องลดความเร็วสุดท้ายเป็นความเร็วเริ่มต้นเสมอ หากคุณย้อนกลับ ทิศทางของอัตราเร่งที่คุณได้รับจะผิด
• เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่นในปัญหา เวลาเริ่มต้นที่วัตถุเคลื่อนที่โดยทั่วไปคือ 0 วินาที

ข. การใช้สูตรเพื่อค้นหาความเร่ง

เขียนสมการของคุณพร้อมกับตัวแปรที่รู้จักทั้งหมด

สมการคือ:

ลดความเร็วสุดท้ายเป็นความเร็วเริ่มต้น จากนั้นแบ่งผลลัพธ์ตามช่วงเวลา

ผลที่ได้คือความเร่งเฉลี่ยของวัตถุในช่วงเวลานั้น

ถ้าความเร็วสุดท้ายของวัตถุน้อยกว่าความเร็วเริ่มต้น ความเร่งจะเป็นลบ ซึ่งหมายความว่าวัตถุกำลังลดความเร็วลง

2. สูตรเร่งความเร็วทันที

ในการคำนวณความเร่งชั่วขณะหนึ่ง (a) การเคลื่อนที่ของวัตถุต้องมีระยะเวลาสั้นมาก กล่าวคือ ค่าของช่วงเวลา (Δt) จะต้องเข้าใกล้ศูนย์

อย่างเป็นระบบ สามารถเขียนสูตรหรือสมการความเร่งทันทีทันใดได้ดังนี้:

ข้อมูล:

• : อัตราเร่งเฉลี่ย (m/s²)
• Δวี: เปลี่ยนความเร็ว (m/s)
• Δที : หมดเวลา

ตัวอย่างปัญหา

เพื่อให้คุณเข้าใจคำอธิบายข้างต้นได้ง่ายขึ้น เราจึงนำเสนอตัวอย่างบางส่วนของสูตรการเร่งความเร็วและคำอธิบายทั้งหมด รวมถึง: