Конвертер величин

Конвертер величинКонвертер величин.

Перевести единицы: секунды на разгон от 0 до 200 миль в час [с] галилео [гл]

Подробнее об ускорении.

Общие сведения.

Ускорение — это изменение скорости тела за определенный отрезок времени. В системе СИ ускорение измеряется в метрах в секунду за секунду. Также часто используются другие единицы. Ускорение может быть постоянным, например ускорение тела в свободном падении, а может изменяться, например ускорение двигающегося автомобиля.

Инженеры и дизайнеры учитывают ускорение при проектировании и изготовлении автомобилей. Водители используют знания о том как быстро ускоряет или замедляет скорость их автомобиль во время вождения. Также знания об ускорении помогают строителям и инженерам предотвратить или свести к минимуму повреждения, вызванные резким ускорением или замедлением, связанным с ударами или толчками, например, при столкновениях автомобилей или во время землетрясений.

Защита от ускорений с помощью амортизирующих и демпфирующих конструкций.

Если строители учитывают возможные ускорения, здание становится более устойчиво к толчкам, что помогает спасти жизнь людей во время землетрясений. В местах с высокой сейсмичностью, например в Японии, здания строят на специальных платформах, которые уменьшают ускорение и смягчают толчки. Конструкция этих платформ похожа на подвеску в автомобилях. Упрощенная подвеска также используется в велосипедах. Ее чаще устанавливают на горных велосипедах, чтобы уменьшить неприятные ощущения, травмы, а также повреждение велосипеда из-за резких ударных ускорений при движении по неровным поверхностям. Мосты также устанавливают на подвесках, чтобы уменьшить ускорение, которое придают мосту движущиеся по нему автомобили. Ускорения, вызванные движением внутри и снаружи зданий, мешают музыкантам в музыкальных студиях. Для его уменьшения всю студию звукозаписи подвешивают на демпфирующих устройствах. Если музыкант устраивает домашнюю студию звукозаписи в помещении без достаточной звукоизоляции, то подвесить ее в уже построенном здании очень сложно и дорого. В домашних условиях устанавливают на подвески только пол. Поскольку влияние ускорения уменьшается с увеличением массы, на которую оно воздействует, вместо использования подвесок иногда утяжеляют стены, пол и потолок. Потолки тоже иногда устраивают подвесными, так как это не так сложно и дорого сделать, но помогает уменьшить проникновение в помещение внешних шумов.

Ускорение в физике.

Второй закон Ньютона.

Согласно второму закону Ньютона сила, действующая на тело, равна произведению массы тела и ускорения. Силу можно вычислить с помощью формулы F = ma, где F — сила, m — масса, и a — ускорение. Так сила, действующая на тело, изменяет его скорость, то есть придает ему ускорение. Согласно этому закону ускорение зависит не только от величины силы, которая толкает тело, но и пропорционально зависит от массы тела. То есть, если сила действует на два тела, А и B, и B — тяжелее, тогда B будет двигаться с меньшим ускорением. Эта склонность тел противостоять изменению в ускорении называется инерцией.

Инерцию легко увидеть в повседневной жизни. Например, автомобилисты не носят шлем, а мотоциклисты обычно путешествуют в шлеме, и часто — в другой защитной одежде, например кожаных куртках с утолщениями. Одна из причин — при столкновении с автомобилем более легкий мотоцикл и мотоциклист быстрее изменят свою скорость, то есть начнут двигаться с большим ускорением, чем автомобиль. Если его не накроет мотоциклом, то мотоциклист, вероятно, вылетит из сидения мотоцикла, так как он еще легче, чем мотоцикл. В любом случае мотоциклист получит серьезные травмы, в то время как водитель — гораздо меньшие, так как автомобиль и водитель получат при столкновении намного меньшее ускорение. В этом примере не учитывается сила всемирного тяготения; предполагается, что она пренебрежимо мала по сравнению с другими силами.

Ускорение и движение по кругу.

У тела, которое движется по кругу со скоростью одинаковой величины — переменная векторная скорость, так как его направление постоянно изменяется. То есть, это тело движется с ускорением. Ускорение направлено в сторону оси вращения. В этом случае она в центре окружности, которая является траекторией движения тела. Это ускорение, а также вызывающая его сила, называются центростремительными. Согласно третьему закону Ньютона, у каждой силы есть противодействующая ей сила, действующая в противоположном направлении. В нашем примере эта сила называется центробежной. Именно она удерживает вагонетки на американских горках, даже когда те двигаются в перевернутом состоянии по вертикальным круговым рельсам. Центробежная сила толкает вагонетки от центра окружности, созданной рельсами, так что они прижимаются к рельсам.

Ускорение и сила притяжения.

Гравитационное притяжение планет — одна из основных сил, которая действует на тела и придает им ускорение. Например, эта сила притягивает к поверхности Земли тела, находящиеся рядом с Землей. Благодаря этой силе тело, которое отпустили рядом с поверхностью Земли, и на которое не действуют никакие другие силы, находится в свободном падении, пока не столкнется с поверхностью Земли. Ускорение этого тела, называемое ускорением свободного падения, равно 9,80665 метров в секунду за секунду. Эта постоянная величина обозначается g и ее часто используют, чтобы определить вес тела. Так как согласно второму закону Ньютона F = ma, то вес, то есть сила, которая действует на тело — это произведение массы и ускорения свободного падения g. Массу тела легко вычислить, поэтому вес тоже легко найти. Стоит заметить, что слово «вес» в обиходе часто обозначает свойство тела, массу, а не силу.

Ускорение свободного падения — разное для разных планет и астрономических объектов, так как оно зависит от их массы. Ускорение свободного падения вблизи от Солнца в 28 раз больше чем земное, вблизи Юпитера больше в 2,6 раза, а возле Нептуна — в 1,1 раза. Ускорение рядом с другими планетами меньше земного. Например, ускорение у поверхности Луны равно 0,17 ускорения у поверхности Земли.

Ускорение и транспортные средства.

Тесты на ускорение для автомобилей.

Существует ряд тестов для измерения характеристик автомобилей. Один из них направлен на то, чтобы проверить их ускорение. Для этого измеряют время, за которое автомобиль разгоняется с 0 до 100 километров (62 мили) в час. В странах, где не используют метрическую систему, проверяют разгон с нуля до 60 миль (97 километров) в час. Машины с самым быстрым разгоном доходят до этой скорости примерно за 2,3 секунды, что меньше, чем время, за которое тело достигнет такой скорости в свободном падении. Существуют даже программы для мобильных телефонов, которые помогают вычислить это время разгона, используя встроенные акселерометры телефона. Впрочем, трудно сказать насколько точны такие вычисления.

Влияние ускорения на людей.

При движении автомобиля с ускорением пассажиров тянет в сторону, противоположную движению и ускорению. То есть, назад — при ускорении, и вперед — при торможении. При резких остановках, например во время столкновения, пассажиров так резко дергает вперед, что они могут вылететь из сидений и удариться об обшивку автомобиля или окна. Вероятно даже, что они разобьют своим весом стекло и вылетят из машины. Именно из-за этой опасности во многих странах были приняты законы о том, чтобы во всех новых автомобилях должны быть установлены ремни безопасности. Во многих странах также было законодательно закреплено требование о том, что водитель, все дети, и, по крайней мере, пассажир на переднем сидении обязаны пристегиваться ремнями безопасности во время движения.

Космические аппараты во время выхода на орбиту Земли двигаются с большим ускорением. Возвращение на Землю, наоборот, сопровождается резким замедлением. Это не только вызывает у космонавтов дискомфорт, но и опасно, поэтому они проходят интенсивный курс тренировок перед тем, как отправляться в космос. Такие тренировки помогают космонавтам легче переносить перегрузки связанные с высоким ускорением. Пилоты скоростных самолетов также проходят эту тренировку, так как эти самолеты достигают высокого ускорения. Без тренировки резкое ускорение вызывает отток крови от мозга и потерю цветного зрения, потом — бокового, затем — зрения вообще, а дальше — потерю сознания. Это опасно, так как пилоты и космонавты не могут в таком состоянии управлять самолетом или космическим аппаратом. Пока тренировки на перегрузки не стали обязательным требованием в подготовке пилотов и космонавтов, перегрузки с высоким ускорением иногда заканчивались авариями и смертью пилотов. Тренировки помогают предотвратить потерю сознания и позволяют пилотам и космонавтам переносить большое ускорение в течение более продолжительного времени.

Кроме тренировок в центрифуге, описанных ниже, космонавтов и пилотов обучают специальному приему сокращения мышц живота. При этом кровеносные сосуды сужаются и меньше крови попадает в нижнюю часть тела. Предотвратить отток крови из мозга во время ускорения помогают также противоперегрузочные костюмы, так как встроенные в них специальные подушки наполнены воздухом или водой и давят на живот и ноги. Эти приемы предотвращают отток крови механически, в то время как тренировки в центрифуге помогают человеку повысить выносливость и привыкание к высокому ускорению. Сама центрифуга представляет собой горизонтальную трубу с кабиной на одном конце трубы. Она вращается в горизонтальной плоскости и создает условия с большим ускорением. Кабина снабжена карданным подвесом и может вращаться в разных направлениях, обеспечивая дополнительную нагрузку. Во время тренировок на космонавтах или пилотах надеты датчики и врачи следят за их показателями, например за пульсом. Это необходимо для обеспечения безопасности, а также помогает следить за адаптацией людей. В центрифуге можно имитировать как ускорение в нормальных условиях, так и баллистическое вхождение в атмосферу при авариях. Космонавты, которые проходят подготовку на центрифуге, говорят, что испытывают при этом сильный дискомфорт в груди и в горле.