Мне нужно ответить на научный вопрос, и мне просто нужно кое-что прояснить. Вопрос гласит: «Если спринтер стартует с блоков и разгоняется до максимальной скорости 15 м/с за 5 секунд, каково его ускорение?» Я ответил 3 м/(с в квадрате). Вторая часть вопроса спрашивает: «Если масса спринтера составляет 70 кг, какая сила необходима ему для ускорения с такой скоростью?» Мое предположение было 210 ньютонов. Но я не уверен. Я полагал, что 70 ньютонов заставят его двигаться со скоростью 1 м/с. Поэтому я ответил 210 ньютонами, чтобы заставить его двигаться со скоростью 3 м/с в квадрате.
Однако у меня есть (очень сильное) ощущение, что я ошибаюсь. Мне просто нужно прояснить математику. Если бы вы могли указать на недостатки в моих рассуждениях/расчетах, не стесняйтесь, и не могли бы вы также объяснить, как это сделать правильно?
Я постараюсь охватить все аспекты, связанные с вашим вопросом, чтобы прояснить любые вопросы по физике и математике, которые могут у вас возникнуть.
Во-первых, ускорение всегда определяется как скорость изменения скорости в единицу времени, т. е. насколько сильно изменилась скорость за определенный промежуток времени. Не вводя понятий исчисления, вы всегда можете вычислить его как,
Теперь второй закон Ньютона гласит, что ускорение, которое испытывает тело, прямо пропорционально силе, приложенной в этом направлении, и обратно пропорционально инерционной массе объекта . Другими словами, чем сильнее сила, тем больше ускоряется объект, а чем массивнее объект, тем меньше он ускоряется. Это можно записать в классическом уравнении,
или разгадывая силу, ты восстанавливаешь известное,
Это позволяет рассчитать силу, необходимую для объекта определенной массы достичь определенного ускорения , независимо от происхождения силы . Другими словами, вам не нужно беспокоиться о природе силы или о том, как вы в конечном итоге достигнете этого ускорения, поскольку это уравнение позволит вам рассчитать общую чистую силу для достижения такого ускорения. Таким образом, вы можете видеть из вашего примера, что ваш результат также правильный.
Теперь в качестве упражнения, чтобы проверить, насколько хорошо вы поняли эти темы, я хотел бы предложить вам следующие вопросы в продолжение вашей проблемы:
а) Если человек достигает той же максимальной скорости за половину времени (то есть он достигает 15 м/с за 2,5 секунды), каково новое ускорение?
б) Если теперь человек весит половину массы, указанной в утверждении (т. е. 35 кг), какая сила потребуется ему, чтобы ускориться с такой скоростью?
в) Сравните ваши новые результаты с предыдущими.
пользователь113773