วิธีการ คำนวณความเร่ง

ความเร่งคืออัตราความเปลี่ยนแปลงในความเร็วของวัตถุขณะที่มันเคลื่อนที่ ^{[1]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ถ้าหากวัตถุรักษาความเร็วไว้คงที่ มันจะไม่มีความเร่ง ความเร่งจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อความเร็วของวัตถุนั้นมีการเปลี่ยนแปลง หากวัตถุเปลี่ยนแปลงความเร็วในอัตราคงที่ วัตถุนั้นก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่ ^{[2]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} คุณสามารถคำนวณอัตราความเร่งที่มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทีต่อวินาทีได้จากเวลาที่คุณใช้จากความเร็วหนึ่งไปถึงความเร็วอีกระดับหนึ่ง หรือจากมวลของวัตถุนั้นก็ได้

วิธีการ 1

วิธีการ 1 ของ 3:

คำนวณอัตราความเร่งเฉลี่ยจากความเร็วสองระดับ

ดาวน์โหลดบทความ

1
นิยามสมการสำหรับอัตราความเร่งเฉลี่ย. คุณสามารถคำนวณอัตราความเร่งเฉลี่ยของวัตถุในช่วงเวลาหนึ่งได้โดยดูจากความเร็วของมัน (ความเร็วที่มันใช้เดินทางไปในทิศทางเฉพาะทางหนึ่ง) ก่อนและหลังช่วงเวลานั้น ซึ่งทำได้โดยอาศัยสมการหาความเร่ง: a = Δv / Δt โดยที่ a คือความเร่ง, Δv คือการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว, และ Δt คือจำนวนเวลาที่ใช้เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้ ^{[3]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
- หน่วยของความเร่งจะเป็นเมตรต่อวินาทีต่อวินาทีหรือ m/s².
- ความเร่งนั้นเป็นปริมาณแบบเวกเตอร์ หมายความว่ามันเป็นปริมาณที่บอกทั้งขนาดและทิศทาง ^{[4]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ขนาดคือปริมาณรวมทั้งหมดของความเร่งในขณะที่ทิศทางคือทางที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ไป หากมันผ่อนช้าลง ความเร่งจะกลายเป็นค่าติดลบ
2
เข้าใจตัวแปร. คุณยังสามารถนิยาม Δv กับ Δt: Δv = v_f - v_i และ Δt = t_f - t_i โดยที่ v_f เป็นความเร็วสุดท้าย, v_i เป็นความเร็วตั้งต้น, t_f เป็นเวลาสุดท้าย และ t_i เป็นความเร็วตั้งต้น ^{[5]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
- เนื่องจากความเร่งนั้นมีทิศทาง จึงจำเป็นที่ต้องนำความเร็วตั้งต้นไปลบจากความเร็วสุดท้ายเสมอ ถ้าคุณกลับข้างมัน ทิศทางของความเร่งก็จะไม่ถูกต้อง
- เว้นแต่โจทย์จะกำหนดไว้เป็นอย่างอื่น แต่ปกติแล้วเวลาตั้งต้นมักจะเป็น 0 วินาที
3
ใช้สูตรในการหาความเร่ง. ก่อนอื่นเขียนสมการและตัวแปรที่โจทย์ให้มาทั้งหมดลงไป สมการคือ a = Δv / Δt = (v_f - v_i)/(t_f - t_i) ลบความเร็วตั้งต้นออกจากความเร็วสุดท้าย แล้วหารด้วยค่าความแตกต่างของเวลา ผลสุดท้ายที่ได้คืออัตราความเร่งเฉลี่ยในระยะเวลาหนึ่ง
- หากความเร็วสุดท้ายน้อยกว่าความเร็วตั้งต้น ความเร่งจะกลายเป็นค่าติดลบหรือเป็นอัตราที่วัตถุนั้นผ่อนความเร็วลงมา
- ตัวอย่างที่ 1: รถแข่งคันหนึ่งสามารถเร่งความเร็วจาก 18.5 เมตร/วินาที เป็น 46.1 เมตร/วินาที ภายใน 2.47 วินาที อัตราความเร่งเฉลี่ยของมันคือเท่าใด?
  - เขียนสมการ: a = Δv / Δt = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  - แทนค่าตัวแปร: v_f = 46.1 m/s, v_i = 18.5 m/s, t_f = 2.47 s, t_i = 0 s.
  - แก้โจทย์: a = (46.1 – 18.5)/2.47 = 11.17 เมตร/วินาที²
- ตัวอย่างที่ 2: นักปั่นจักรยานเดินทางที่ความเร็ว 22.4 เมตร/วินาทีและมาหยุดนิ่งภายใน 2.55 วินาทีหลังจากกดเบรก ให้หาอัตราการลดลงของความเร่ง
  - เขียนสมการ: a = Δv / Δt = (v_f - v_i)/(t_f - t_i)
  - แทนค่าตัวแปร: v_f = 0 m/s, v_i = 22.4 m/s, t_f = 2.55 s, t_i = 0 s.
  - แก้โจทย์: a = (0 – 22.4)/2.55 = -8.78 เมตร/วินาที².
โฆษณา

วิธีการ 2

วิธีการ 2 ของ 3:

คำนวณความเร่งจากแรง

ดาวน์โหลดบทความ

1
นิยามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันบอกว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุไม่สม่ำเสมอ จะทำให้วัตถุนั้นเกิดความเร่ง ความเร่งนี้จะขึ้นอยู่กับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุกับมวลของวัตถุ ^{[6]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} โดยใช้กฎข้อนี้ จะสามารถคำนวณอัตราความเร่งได้เมื่อมีแรงที่ทราบค่าได้มากระทำต่อวัตถุที่รู้ค่ามวล
- กฎของนิวตันสามารถแสดงในรูปแบบสมการ F_net = m x a, โดยที่ F_net คือจำนวนแรงทั้งหมด (แรงลัพธ์) ที่กระทำต่อวัตถุ, m คือมวลของวัตถุ และ a คืออัตราความเร่งของวัตถุ
- เวลาใช้สมการนี้ ให้ใช้หน่วยในระบบเมตริก ใช้กิโลกรัม (kg) สำหรับมวล, นิวตัน (N) สำหรับแรง และเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง (m/s²) สำหรับความเร่ง
2
หามวลของวัตถุ. ในการหามวลของวัตถุ แค่นำมันขึ้นชั่งบนตาชั่งก็จะได้ค่ามวลเป็นกรัม หากคุณมีวัตถุขนาดใหญ่ คุณอาจต้องหาสิ่งอ้างอิงที่จะบอกมวลได้ วัตถุขนาดใหญ่จะใช้หน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
- สำหรับสมการนี้ คุณอาจต้องเปลี่ยนหน่วยมวลเป็นกิโลกรัม หากมวลเป็นกรัมนั้นก็แค่หารค่ามวลด้วย 1000 เพื่อเปลี่ยนเป็นกิโลกรัม
3
คำนวณแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ. แรงลัพธ์เป็นแรงที่ไม่สมดุล หากคุณมีแรงสองแรงตรงข้ามกันและด้านหนึ่งมีแรงสูงกว่าอีกด้าน คุณจะได้แรงลัพธ์ไปในทิศทางของแรงที่มีค่าสูงกว่า ^{[7]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง} ความเร่งเกิดขึ้นเมื่อมีแรงที่ไม่สมดุลมากระทำต่อวัตถุ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความเร็วไปตามทิศทางของแรงที่กำลังดันหรือฉุดมัน
- ตัวอย่าง: สมมติว่าคุณกับพี่ชายกำลังเล่นชักเย่อ คุณดึงเชือกไปทางซ้ายด้วยแรง 5 นิวตันในขณะที่พี่ชายดึงเชือกไปในทางตรงข้ามด้วยแรง 7 นิวตัน แรงลัพธ์บนเชือกคือ 2 นิวตันไปทางขวา ซึ่งเป็นทิศทางของพี่ชายคุณนั่นเอง
- เพื่อจะเข้าใจในเรื่องหน่วย ควรรู้ว่า 1 นิวตัน (N) นั้นเท่ากับ 1 กิโลกรัม X เมตร/วินาทียกกำลังสอง (kg X m/s²) ^{[8]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
4
จัดวางสมการ F = ma เสียใหม่เพื่อหาค่าความเร่ง. คุณสามารถสลับสมการไปมาเพื่อแก้โจทย์หาความเร่งโดยการหารทั้งสองข้างด้วยมวล ฉะนั้น: a = F/m ในการหาความเร่ง ก็แค่หารแรงด้วยมวลของวัตถุที่เกิดความเร่ง
- แรงนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร่ง หมายความว่า ยิ่งมีแรงมากก็จะทำให้มีความเร่งมาก
- มวลนั้นเป็นสัดส่วนตรงข้ามกับความเร่ง หมายถึงยิ่งมีมวลมาก ความเร่งยิ่งลดลง
5
ใช้สูตรในการแก้โจทย์ความเร่ง. ความเร่งเท่ากับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุหารด้วยมวลของวัตถุนั้น พอคุณได้ค่าตัวแปรทั้งหมดแล้ว แค่การหารง่ายๆ ก็ทำให้ได้ค่าความเร่งของวัตถุนั้นแล้ว
- ตัวอย่าง: แรง 10 นิวตันกระทำใส่วัตถุที่มีมวล 2 กิโลกรัม ความเร่งของวัตถุนั้นเป็นเท่าไร
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s²
โฆษณา

วิธีการ 3

วิธีการ 3 ของ 3:

ตรวจสอบความเข้าใจ

ดาวน์โหลดบทความ

1
ทิศทางของความเร่ง. แนวคิดเชิงฟิสิกส์ของความเร่งไม่ได้ตรงกับคำที่เราใช้ในชีวิตประจำวันเสมอไป ทุกๆ ความเร่งจะต้องมีทิศทางกำกับ มักจะเป็นค่าบวกถ้าหากมันคือทิศทาง ขึ้น หรือ ขวา และเป็นค่าลบถ้าหากมัน ลง หรือ ซ้าย ดูว่าคำตอบของคุณสมเหตุสมผลหรือไม่ตามตารางด้านล่าง:
2
ทิศทางของแรง. จำไว้ว่า แรงเพียงแต่ทำให้เกิดความเร่ง ไปในทิศทางของแรง โจทย์บางข้ออาจหลอกเราด้วยค่าที่ไม่ได้มีความเกี่ยวข้องใดๆ
- ตัวอย่างโจทย์: เรือของเล่นที่มีมวล 10 กิโลกรัม เร่งขึ้นไปทางเหนือด้วยความเร็ว 2 เมตร/วินาที² ลมพัดไปทางทิศตะวันตกด้วยความแรง 100 นิวตันไปที่เรือ ความเร่งใหม่ไปทางเหนือของเรือจะเป็นเท่าไร
- คำตอบ: เพราะแรงนั้นเป็นมุมฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ มันจึงไม่ส่งผลใดต่อการเคลื่อนที่ไปในทิศทางนั้น เรือจึงยังคงแล่นไปทางเหนือด้วยความเร่ง 2 m/s².
หากมีแรงมากกว่าหนึ่งมากระทำต่อวัตถุ ให้บวกมันเป็นแรงลัพธ์ก่อนคำนวณหาความเร่ง สำหรับโจทย์ในแบบสองมิติ มันจะดูคล้ายเช่นนี้:
โฆษณา

ตัวอย่างโจทย์: สมชายดึงตู้หนัก 400 กก. ไปทางขวาด้วยแรง 150 นิวตัน วินัยยืนอยู่ทางซ้ายของตู้และดันมันด้วยแรง 200 นิวตัน ลมพัดไปทางซ้ายด้วยแรง 10 นิวตัน ตู้นั้นจะมีความเร่งเท่าใด
คำตอบ: โจทย์ข้อนี้ใช้ภาษาหลอกให้คุณงง วาดแผนผังแล้วคุณจะเห็นว่ามีแรง 150 นิวตันทางขวา, 200 นิวตันทางขวา และ 10 นิวตันทางซ้าย หาก "ขวา" เป็นทิศทางที่มีค่าเป็นบวก แรงลัพธ์จะเท่ากับ 150 + 200 - 10 = 340 นิวตัน ความเร่ง = F / m = 340 นิวตัน / 400 กิโลกรัม = 0.85 เมตร/วินาที².