Разгон до ста: самые быстрые автомобили на рынке :: Autonews

Lamborghini Gallardo LP600/4 от edo competition: 600 л.с. выходной мощности, предельная скорость 340 км/ч и разгон до 100 км/ч всего за 3,5 секунды! …

Предложить пример

Разгон от 0 до 100 км/ч занимает всего чуть более 6 секунд

Всего за 5 секунд разгоняется с 0 до 100 км/ч.

Разгон до 100 км/ч должен быть в районе трёх секунд… есть.

0-60 needs to be around three seconds… which it is.

Она немного медленнее в разгоне до 100 км/ч.

БТР-90 способен развивать скорость до 100 км/ч и успешно преодолевает пересеченную местность.

Разгон до 100 км/ч составлял 9,2 секунды на механической коробке; автомат показал 10 секунд.

5.1 Механизм привода антенны и сама антенна должны нормально работать при скорости ветра до 100 км/ч.

19/ На автомагистралях и скоростных дорогах скорость автобусов, отвечающих дополнительным техническим требованиям, ограничена до 100 км/ч.

Максимальная скорость 483 км/ч. От 0 до 100 км/ч за полторы секунды.

Порше разгонится до 100 км/ч за 3,7 секунды

Однако, в нем нигде не упоминается время разгона с 0 до 100 км/ч.

And yet, nowhere in it does it mention the 0-60 time.

С нуля до 100 км/ч машина разгоняется за 3.7 секунды.

Разгон до 100 км/ч за 2,6 секунды, но эффективная мощность — 535 лошадиных сил на тонну.

0-60, 2.6 seconds, but a power-to-weight ratio of 535 brake horsepower per tonne.

Разгон от 0 до 100 км/ч занимает 3.8 секунды в версии с 6.2 литрами.

The 0-60 time in that 6.2-litre SLS was 3.8 seconds.

с 0 до 100 км/ч за 3 секунды

и правительство решило эту проблему ограничив скорость на М1 до 100 км/ч сразу за Шеффилдом

So the government has decided to address the problem by limiting cars to 60mph on the M1 just outside Sheffield.

Максимальная скорость автомобиля равнялась 270 км/ч (168 миль/ч), а разгон с 0 до 100 км/ч был равен 5 секундам.

Время, используемое для определения соответствия требованиям пунктов 2.1.1.5 и 2.2.3, — это общая продолжительность времени прогонки транспортного средства на испытательной скорости от 40 км/ч до 100 км/ч.

Максимальный разгон на 100 м рывок

Другое дело крутящий момент. Мне не нравится делать крутящий момент слишком простым, но я тоже не хочу вдаваться в векторные перекрестные произведения. Давайте просто скажем, что величина крутящего момента вокруг некоторой точки является произведением силы и перпендикулярного расстояния от местоположения этой силы до точки вращения (или отсутствия вращения). Где действуют эти силы? Ну а для нормальной силы и силы трения — они действуют на бегунок в точке контакта. Что касается гравитационной силы и искусственной силы, они действуют в центре масс.Технически это был бы центр тяжести и «центр ускорения». Просто так случилось, что эти два центра находятся в одном месте.

Хорошо, теперь я запишу три ограничения сверху в виде уравнений:

Если бегун идет с максимальным ускорением без проскальзывания, я могу записать силу трения как:

Обратите внимание, что я использовал мг для нормальной силы — это решается из уравнения направления y. Кроме того, μ _s — это коэффициент трения покоя.Теперь два моих оставшихся уравнения становятся (я уже использовал вертикальное уравнение):

Это говорит о двух важных вещах. Во-первых, максимальное ускорение зависит от коэффициента трения. Если μ _s = 1, то максимальное ускорение будет 9,8 м / с ² . Конечно, для настоящих людей такое ускорение не может длиться очень долго. Другой важный момент заключается в том, что чем больше ускорение бегуна, тем больше он наклоняется вперед.

Суперлюди, бегущие на 100 метров

Предположим, какой-то супергерой хочет пробежать 100 метров. Как быстро этот супергерой мог это сделать? Что ж, если (как я сказал выше) максимальное ускорение составило 9,8 м / с ² (и оно могло быть значительно выше — в зависимости от обуви и трения), то мы можем рассчитать время для 100 метров. Позвольте мне сделать это по-своему. Если бегун преодолевает дистанцию ​​ s и стартует в состоянии покоя, то я могу рассчитать среднюю скорость и время до бега.

Но я не знаю окончательной скорости. Позвольте мне использовать время, которое я только что рассчитал, и ускорение, чтобы определить эту конечную скорость.

Теперь я могу вставить это выражение для конечной скорости в свое уравнение времени.

Если ускорение составляет 9,8 м / с ² и расстояние составляет 100 метров, это даст время 4,52 секунды. Это немного быстрее, чем 9,58 секунды, установленные Усэйном Болтом. Но не имеет значения, Флэш ты или кто-то другой.Если ваш бег основан на взаимодействии с землей, это предел. Что ж, единственный способ добиться большего — это как-то увеличить силу трения между ногами и землей. Я предполагаю, что Человек-паук может увеличить силу трения (поскольку он может лазить по стенам). Хотя не уверен, сможет ли он так быстро бежать.

А как насчет угла?

Есть еще одно ограничение на максимальное ускорение бегуна. Начнем с расчета угла для бегуна с ускорением 9.8 м / с ² . В этом случае, каким будет угол наклона? Если предположить, что a = g , тогда:

Это даст угол 45 °. Хорошо, а как насчет настоящего бегуна? Насколько они наклоняются? Вот фото Усэйна сразу после старта забега на 100 метров.

Я оцениваю наклон в 44 °. Это поставило бы его ускорение в этот момент примерно на 10 м / с ² — так что у меня ускорение немного выше, чем я предсказывал.Конечно, это в начале гонки. Ясно, что он не разгоняется до конца. Есть ли способ посмотреть на его ускорение? Да. Этот сайт показывает некоторые временные данные для Усэйна каждые 10 метров. Отсюда я получаю следующий график положения-времени (это данные за 2008 год).

Преобразование ускорения свободного падения [g] в секунды от 0 до 100 миль в час [с] • Конвертер ускорения • Механика • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Сухой объем и стандартные измерения площади Конвертер объема и общего измерения температуры приготовления , Преобразователь напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер угловТопливная эффективность, расход топлива и экономия топливаПреобразователь чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и скорости вращения Конвертер ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер крутящего момента Конвертер удельной энергии и теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии gy, Конвертер теплоты сгорания (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер массового расходаПреобразователь массового расхода Конвертер плотности потока Конвертер раствораПреобразователь динамической (абсолютной) вязкостиКинематический преобразователь вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер световой интенсивностиКонвертер световой интенсивности и световой волны (Диоптрия) в конвертер фокусного расстоянияO Конвертер физической мощности (диоптрий) в увеличение (X )Преобразователь электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь объемной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельной проводимости Преобразователь калибра проводаПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и ​​других единицах Преобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного воздействияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифрового изображения Конвертер единиц измерения объема древесиныКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

Southwest Airlines Boeing 737-7h5 N776WN ускоряется во время взлета в международном аэропорту Форт-Лодердейл – Голливуд. 9 августа 2010 г.

Обзор

Ускорение — это скорость изменения скорости объекта в течение заданного промежутка времени.Единица измерения ускорения в системе СИ — метр на секунду в квадрате. Также обычно используются другие единицы измерения. Ускорение может быть равномерным, например ускорение объекта при свободном падении, или переменным, например ускорением при движении.

Ускорение — очень полезная концепция при проектировании, строительстве и управлении транспортными средствами. Это также важно при прогнозировании и предотвращении последствий удара, внезапного ускорения или замедления в результате удара.

Пирамида Трансамерики в Сан-Франциско.Прочный каркас этого здания устойчив к скручивающим силам, возникающим в результате сейсмических событий.

Ускорение и приостановка

Учет удара может предотвратить несчастные случаи во время землетрясений, если здания построены так, чтобы выдерживать его. В местах, где часто случаются землетрясения, например в Японии, здания строятся на специальных платформах, которые снижают ускорение и замедление. Принцип такой конструкции аналогичен принципу подвески в транспортных средствах. На велосипедах используется простое подвесное устройство для минимизации дискомфорта из-за ускорения и замедления при движении по неровной поверхности и предотвращения повреждений.Подвеска используется на мостах, чтобы минимизировать их ускорение от движущихся транспортных средств. Это полезно в музыкальных студиях, где пол или вся студия плавает, чтобы свести к минимуму ускорение, вызываемое окружающими транспортными средствами, пешеходами и т. Д. Если дом уже построен без заботы о профессиональной звукоизоляции, и музыкант желает сделать домашнюю студию там подвесить студию логистически сложно. Некоторые способы предотвратить ускорение здания — это увеличить массу комнаты.Подвесные потолки также являются решением, потому что они не так дороги, как подвешивание всей комнаты, но предотвращают ускорение потолка и передачу шума сверху.

Ускорение в физике

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона

Согласно Второму закону в механике Ньютона сила, действующая на тело, равна произведению его массы и ускорения, выраженному формулой F = ma , где F — сила, m — масса, а — ускорение.Сила, действующая на тело, изменяет исходную скорость, с которой движется тело, увеличивая или уменьшая скорость, которая ускоряет или замедляет объект. Второй закон показывает, что это изменение скорости или ускорения зависит не только от величины силы, толкающей тело, но также обратно пропорционально массе тела. То есть, если одна и та же сила приложена к двум объектам A и B, где B тяжелее, то B также будет иметь меньшее ускорение. Это свойство называется инерцией; это показывает предрасположенность тела сопротивляться изменению ускорения.

Разгоняющийся мотоцикл. Tour de Beauce, 2010. Квебек

Это легко увидеть на работе в повседневной жизни. Например, водители мотоциклов носят тяжелую набивку и шлемы, потому что при столкновении мотоцикла с автомобилем и мотоцикл, и гонщик изменят свою скорость быстрее, ускоряясь больше, чем автомобиль, потому что их общая масса намного меньше массы автомобиля. Это может отправить водителя в полет и привести к серьезным травмам, в то время как водитель автомобиля, скорее всего, окажется в гораздо более безопасной среде.Это не единственная причина использования защитного снаряжения, но это одна из них. В другом примере, при броске теннисного мяча и камня примерно одинаковой формы и размера с одинаковой силой теннисный мяч будет двигаться с большим ускорением, потому что он легче камня. В этом примере не учитывается сила тяжести; предполагается, что начальная сила, толкающая шар и камень, достаточно велика, чтобы сделать гравитацию незначительной.

Ускорение и круговое движение

Велосипедисты подвергаются центростремительному ускорению при повороте.Tour de Beauce, 2010. Квебек

Объект, движущийся по кругу с постоянной линейной скоростью, испытывает изменение скорости, потому что его направление меняется. Таким образом, объект ускоряется. Направление этого ускорения — к оси вращения, и оно называется центростремительным. В то время как центростремительное ускорение и сила действуют по направлению к оси вращения, существует еще одна сила, которая действует в противоположном направлении в соответствии с третьим законом Ньютона. Это называется центробежной силой.Эта сила обеспечивает безопасность перевернутых американских горок, потому что она выталкивает автомобили и пассажиров из круга, к рельсам.

Ускорение и гравитация

Сила тяжести — одна из основных сил, действующих на объекты и влияющих на их ускорение. Что касается объектов, находящихся у поверхности Земли, он притягивает их к Земле. Когда никакие другие силы не действуют на объект, выпущенный над землей, говорят, что он находится в свободном падении. Падает с ускорением 9.80665 метров на секунду в квадрате. Это значение обозначается как константа g и может использоваться при расчете веса объекта. Поскольку F = ma согласно второму закону Ньютона, вес, который представляет собой силу, действующую на объект, является произведением массы объекта и g. Массу объекта можно легко вычислить, поэтому вес также легко определить. Важно помнить, что обычно термин «вес» относится к массе.

Ускорение свободного падения, также известное как ускорение свободного падения, отличается для планет и астрономических тел и зависит от их массы.Например, сила тяжести Солнца почти в 28 раз больше, чем у Земли, у Юпитера — примерно в 2,6 раза и у Нептуна — примерно в 1,1 раза больше, чем у Земли. Гравитация других планет меньше, чем у Земли, например, гравитация Луны составляет 0,17 гравитации Земли.

Ускорение в транспортных средствах

Тесты на ускорение для автомобилей

Время от 0 до 60 миль в час (от 0 до 97 километров в час) — это мера производительности транспортного средства, которая определяет время, необходимое автомобилю для разгона до 60 миль. в час.Метрическая система измеряет ускорение от 0 до 100 километров в час (от 0 до 62 миль в час). Некоторые автомобили с самым быстрым ускорением достигают его примерно за 2,3 секунды, что составляет менее 2,73 секунды в тесте 0-60 миль в час для объектов в свободном падении. Существуют даже приложения для смартфонов, которые помогают выполнять этот тест с помощью акселерометров телефона, хотя неясно, насколько они точны.

Влияние ускорения на людей

Художественное изображение ускоряющегося автомобиля

При ускорении автомобиля пассажиры тянутся в направлении, противоположном ускорению: назад во время ускорения и вперед во время замедления.Во время внезапной остановки, например, из-за удара, пассажиров тянет вперед настолько, что они могут вылететь со своих мест и удариться о салон автомобиля, окна или даже разбить окна и вылететь наружу. Это очень опасно, поэтому ремни безопасности устанавливаются во всех современных автомобилях, и в большинстве стран действует закон, который требует от водителя, всех детей и, по крайней мере, пассажира на переднем сиденье пристегиваться ремнем безопасности.

Во время космических путешествий, чтобы вывести космический корабль на орбиту Земли, ускорение должно быть очень большим.И наоборот, на обратном пути на Землю астронавты испытывают сильное замедление. Это очень неудобно и опасно для космонавтов, поэтому они должны пройти серьезную подготовку перед полетом, чтобы повысить свою переносимость до высоких уровней ускорения. Это называется тренировкой с высокой перегрузкой. Некоторым пилотам и экипажам высокоскоростных самолетов также необходимо пройти эту подготовку из-за большого ускорения, которое они испытывают. Высокое ускорение отводит кровь от мозга, что может привести сначала к потере цветового зрения, затем к периферическому зрению, затем к потере зрения и, наконец, к потере сознания.Это опасно, поскольку пилоты не могут управлять самолетом. До тех пор, пока тренировки с высокими перегрузками не стали обычным явлением, было несколько несчастных случаев со смертельным исходом из-за отсутствия толерантности к высокому ускорению. Тренировка с высокой перегрузкой позволяет мозгу привыкнуть к этим экстремальным ускорениям в течение более длительных периодов времени и не дает людям потерять сознание.

Внутри капсулы «Аполлон» CM-011A на борту авианосца USS Hornet (CV-12)

Астронавты и пилоты практикуют «маневр перегрузки» по напряжению мышц живота.Это уменьшает кровеносные сосуды брюшной полости и затрудняет попадание крови в нижнюю часть тела. Они также носят костюмы с перегрузкой, чтобы уменьшить воздействие экстремального ускорения на тело. Эти костюмы предназначены для ограничения кровотока в нижней части тела во время ускорения за счет давления на нижнюю часть тела и живот. Обычно это достигается с помощью карманов, заполненных воздухом или жидкостью, которые оказывают давление на тело. Чтобы повысить толерантность, космонавты и пилоты тренируются на человеческих центрифугах, которые имитируют условия высокого ускорения.Эти центрифуги представляют собой длинные пробирки с кабиной пилота на одном конце. Они вращаются в горизонтальной плоскости для создания ускорения. Во время обучения врачи следят за жизненно важными показателями пилота, такими как частота сердечных сокращений, для обеспечения безопасности и отслеживания их переносимости. Центрифуги имеют разные режимы, имитирующие нормальный вход и запуск, а также баллистический вход в аварийных ситуациях, когда управление космическим кораблем невозможно. Стажеры, которые использовали центрифугу, сообщают о сильном дискомфорте в груди и горле.

Список литературы

Эту статью написала Екатерина Юрий

Есть ли у вас трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Все о силах G | НОВА

Пилот подъехал, и все, что мы могли видеть широко открытыми глазами, было небо. Мы взлетали прямо вверх, пока планер не кончился, а затем пилот перевернул его в еще один крутой обрыв. Опять сдавленные лица, головокружение, потустороннее. После двух или трех петель возбуждение переросло в ужас: остановится ли он когда-нибудь? Моя дочь смеялась, но я думала, что потеряю сознание.

Что происходило? Что происходит с нами физиологически, когда мы начинаем «тянуть G», как пилоты называют то, что мы чувствовали? Почему ощущение было наиболее явным, когда мы выпрыгивали из пикирования? Мог ли пилот планера, подумал я тогда, потерять сознание?

Получайте электронные письма о предстоящих программах NOVA и сопутствующем контенте, а также предоставляйте репортажи о текущих событиях через призму науки.

© Дуг Берри / Corbis

«Обморок в воздухе»

До появления самолетов, которые, как ничто прежде, могли ускорять человеческое тело, люди редко испытывали перегрузки. Так называемые силы тяжести впервые стали проблемой во время Первой мировой войны, когда пилоты загадочным образом начали терять сознание во время воздушных боев. Еще в 1919 году врач описал в литературе это странное явление, назвав его «обмороком в воздухе».

С развитием более быстрых и маневренных самолетов G-силы стали более опасными. Основываясь на показателях выживаемости (или их отсутствия) во время аварий, стало общепринятым мнение, что ни один пилот не может выдержать более 18 G, или в 18 раз превышающую силу тяжести на уровне моря. Таким образом, кабины были спроектированы так, чтобы выдерживать только 18 G. Тем не менее, пилоты иногда уходили от катастроф, в которых сила перегрузки, по расчетам, была намного выше.

В середине 1940-х годов врач ВВС по имени Джон Стэпп начал подозревать, что пилотов убивали не G, а последствия аварии. В надежде повысить безопасность кабины, Стапп решил определить, что люди могут принять на пути сил G. Он построил сани с ракетным двигателем, «Джи Виз», которые разгоняли туго привязанное тело — сначала манекен, но вскоре и самого Стаппа — до необычайно высоких скоростей по гусенице, прежде чем он остановился почти невообразимо резко.

К концу лета 1948 года Стапп сам сделал 16 пробежек и выдержал до 35 G. Он потерял пломбы, сломал несколько ребер и дважды сломал запястье, но выжил. Тем не менее он не был удовлетворен. Стремясь узнать, что пилоты, катапультирующиеся на высокой скорости, могут выдержать с точки зрения внезапного замедления, Стапп в начале 1950-х годов построил новые сани под названием «Sonic Wind».

Джон Стэпп на «Sonic Wind» во время гонки на скорости 421 миль в час в марте 1954 г.

Предоставлено U.С. Эйр Форс

В декабре 1954 года Стапп решил сделать все возможное. Запустив девять твердотопливных ракет, его сани разогнались до 632 миль в час за пять секунд, обрушив на него давление ветра в две тонны, а затем остановились чуть более чем за одну секунду. Свидетель сказал, что «абсолютно невероятно, чтобы кто-то мог пойти так быстро, а потом просто остановиться и выжить». Но Стапп выжил — на самом деле, он прожил еще 45 лет, тихо умер дома в 1999 году в возрасте 89 лет — и он пережил рекордные 46 лет. 2 г. На мгновение его тело весом в 168 фунтов весило более 7700 фунтов.

Усилия Стаппа поместили его на обложку Time , и он был назван «Самый быстрый человек на Земле». Что еще более важно, его работа привела к значительному повышению безопасности как в самолетах, так и в автомобилях, и он дал нам гораздо лучшее понимание терпимости человека к силам G.

Дело в разгоне

Еще до Стаппа было хорошо известно, что силы G имеют меньшее отношение к скорости, чем к ускорению — изменению скорости с течением времени.Если бы одна только скорость могла вызвать острые ощущения, возникающие от ощущения силы G, тогда было бы достаточно просто ехать по шоссе.

Есть предел тому, что может принять каждый. Принцесса Диана трагически доказала это.

Когда большинство из нас думает об ускорении, мы думаем, например, о Jaguar, который делает от 0 до 60 за шесть секунд. Но технически ускорение — это любое изменение скорости объекта: ускорение, замедление и изменение направления — это все типы ускорения. Вот почему на американских горках вы чувствуете силу G, когда вы совершаете крутые повороты и отбрасываетесь на бок вашего сиденья (изменение направления) так же сильно, как когда вы падаете с высоты (ускоряетесь) или резко останавливаетесь (замедляетесь). ).

Вы чувствуете острые ощущения, но не теряете сознание, потому что создатели каботажного судна спроектировали его так, чтобы он соответствовал толерантности к силе перегрузки обычного человека. Допустимое количество перегрузок зависит от человека. Но для всех нас это зависит от трех факторов: направления, в котором ощущаются силы G, количества задействованных G и того, как долго эти G действуют.

Американские горки точно откалиброваны, поэтому среднестатистические люди могут испытывать покалывание в позвоночнике от сил перегрузки и немного от побочных эффектов.

© Майкл Браун / istockphoto.com

Артериальное давление

В зависимости от того, как ваше тело ориентировано при ускорении, вы можете ощущать перегрузки спереди назад, из стороны в сторону или с головы до ног. (Или, в каждом случае, наоборот — например, от носа к голове.) Каждый из нас может переносить две горизонтальные оси намного лучше, чем вертикальную ось, или ось «голова-носок». На последнем забеге Стапп повернулся лицом вперед на своем сиденье и почувствовал силу перегрузки, направленную спереди назад, когда он ускорялся, и силу перегрузки, направленную назад вперед, когда он замедлялся, и, как мы видели, он выдержал более чем в 10 раз больше силы G, чем я. Дочь и я столкнулись в планере.

Но вертикальные силы — другое дело, и все это связано с кровяным давлением. На уровне моря, или 1 G, нам требуется 22 миллиметра ртутного столба артериального давления, чтобы перекачать достаточно крови на расстояние примерно на фут от сердца до мозга. В 2 G нам нужно вдвое больше давления, в 3 G, в три раза и так далее. Большинство из нас потеряет сознание с силой перегрузки всего 4 или 5, потому что наши сердца не могут вызвать необходимое давление. Кровь накапливается в нижних конечностях, и наш мозг не получает достаточно кислорода.

Пилоты-истребители могут справляться с большими перегрузками с головы до пят — до 8 или 9 G — и в течение более длительных периодов времени, надевая костюмы с защитой от перегрузок. Эти специализированные костюмы используют воздушные пузыри, чтобы сжимать ноги и живот во время высоких перегрузок, чтобы удерживать кровь в верхней части тела. Пилоты-истребители могут еще больше повысить свою толерантность к перегрузке, тренируясь на центрифугах, которые создают искусственные перегрузки, а также изучая специальные техники дыхания и напряжения мышц.

Все мы, включая пилотов-истребителей, можем справиться только с гораздо более низкими противоборствующими или отрицательными силами G.Столкнувшись с простой -2 или -3 G, многие из нас потеряли бы сознание, поскольку слишком много крови прилило к нашим головам.

Вращающаяся на высокой скорости исследовательская центрифуга НАСА 20-G в исследовательском центре Эймса в Калифорнии может моделировать в 20 раз большую силу тяжести, которую мы ощущаем на уровне моря.

Предоставлено NASA

Слишком много и слишком долго

Величина и продолжительность так же важны, как и направление. Хотя Джон Стэпп показал, что люди могут выдерживать гораздо более высокие силы перегрузки, чем считалось давно, есть предел тому, что может выдержать каждый.Принцесса Диана трагически доказала это. По оценкам экспертов, в автокатастрофе, в которой она погибла, сила G на ее груди составляла около 70 G (и 100 G на ее голове). Этого ускорения было достаточно, чтобы разорвать легочную артерию в ее сердце — травму, которую почти невозможно пережить. Если бы Диана была пристегнута ремнем безопасности, сила G была бы в районе 35 G, и она могла бы выжить.

Космонавты на орбите по-прежнему подвержены примерно 95 процентам гравитации, которую мы ощущаем на Земле.

Несмотря на смерть Дианы, Стапп доказал, что люди часто могут выдерживать высокие перегрузки в течение очень коротких периодов времени. Все мы в определенной степени знакомы с этим. Согласно статье 1994 года в журнале Spine , при среднем чихании создается сила перегрузки 2,9, шлепок по спине 4,1 и шлепок на стул 10,1. Если вы подпрыгнете с высоты трех футов и приземлитесь на неподвижных ногах, пишут авторы книги Physics of the Body , вы мгновенно почувствуете около 100 G.

Эти повседневные события не причиняют нам вреда, потому что они такие краткие. Проблема начинается, когда задерживаются перегрузки. Вот почему я стал чувствовать себя хуже с каждым прыжком, который совершал планер. Вот почему во время запусков космического челнока контроллеры поддерживают низкое ускорение — не большее, чем то, которое дает около 3 G, — чтобы не чрезмерно напрягать астронавтов.

Zero G’s

Конечно, как только шаттл выходит на орбиту, астронавты больше не чувствуют силы G.Они ведь в невесомости, верно?

Не совсем так. Нет такой вещи, как нулевые перегрузки. Даже два космических корабля Pioneer, запущенные в 1970-х годах и являющиеся сейчас самыми далекими искусственными объектами, испытывают буксир в одну десятимиллионную долю G от покинутой ими солнечной системы. Космонавты на орбите по-прежнему подвержены примерно 95 процентам гравитации, которую мы ощущаем на Земле. Просто они постоянно находятся в свободном падении. Они падают к Земле, но их скорость — в 25 раз превышающая скорость звука — означает, что планета падает от них так же быстро.Лучше сказать, что они находятся в условиях микрогравитации или невесомости.

Несмотря на то, что сила тяжести все еще очень сильна, космонавты на орбите не чувствуют ее, потому что они постоянно находятся в свободном падении. Здесь астронавт Эд Уайт во время первого выхода США в открытый космос в 1965 году.

Предоставлено NASA

Невесомость может быть газом, но за нее приходится платить, потому что наши тела привыкли к среде 1-G. Каждый из нас здесь, на Земле, на самом деле ускоряется к центру планеты со скоростью примерно 32 фута в секунду в квадрате.Мы не чувствуем, что ускоряемся, потому что земля удерживает нас на месте. Но без этого обычного давления наши тела терпят поражение. Со временем наши клеточные стенки разрушаются, мышцы атрофируются, кости декальцинируются. (В гипергравитации происходит обратное: исследование 2001 года показало, что австралийские летчики-истребители, которые обычно ощущали перегрузку от 2 до 6, в течение года испытывали 11-процентное увеличение содержания минералов в костях и плотности позвоночника.)

Эти последствия микрогравитации для здоровья вызывают беспокойство у НАСА, поскольку оно рассматривает возможность отправки астронавтов на Марс, путешествие, которое может занять три месяца в одну сторону.По пути астронавтам понадобится центрифуга или другое средство для создания искусственной гравитации, чтобы любой «маленький шаг человека» на Красную планету не привел к перелому лодыжки. Провидцы уже задаются вопросом, смогут ли люди, родившиеся в потенциальных будущих колониях на Марсе (38 процентов земной гравитации) или на Луне (17 процентов), когда-либо безопасно попасть на Землю.

Дай мне гравитацию

Мы с моей дочерью-планеристом начали желать благополучного полета на Землю самым худшим образом. (Позже она призналась, что ее тошнит, добавив: «Я чувствовал, что все мое тело рушится».) К счастью, после четырех восьмерок пилот устал от своего спорта и выровнялся, и мы без дальнейших церемоний вернулись в аэропорт. . One G никогда не чувствовал себя таким желанным гостем — старый добрый 32 фута в секунду в квадрате.

Весовое уравнение

Вес — сила генерируется гравитационным притяжением Земли к любому объекту. Вес принципиально отличается от аэродинамических сил, поднимать и тащить. Аэродинамические силы составляют , механические силы , и объект должен быть в физическом контакте с воздухом, который создает силу.В гравитационная сила — , полевая сила ; источник силы делает не обязательно физически контактировать с объектом.

Природа гравитационной силы была изучена ученых в течение многих лет и все еще исследуется физики-теоретики. Для объекта размером с летающий самолет около земли, описания, данные триста лет назад сэром Исаак Ньютон неплохо работал. Ньютон опубликовал свою теорию гравитации с его законами движения в 1686.2

Если на одну частицу воздействует множество частиц, вы необходимо сложить вклад всех отдельных частиц. За объектов около Земли, сумма масс всех частиц равна просто масса Земли и расстояние отсчитывается от центр земли. На поверхности земли расстояние около 4000 миль. Ученые объединили универсальный гравитационная постоянная, масса Земли и квадрат радиус Земли для формирования ускорения свободного падения, g . 2

Вес Вт , или гравитационная сила, тогда просто масса объекта, умноженная на гравитационное ускорение.

W = м * г

Поскольку гравитационная постоянная (g) зависит от квадрата расстояние от центра Земли, вес объекта уменьшается с высотой.

Давай сделаем тестовая задача, чтобы увидеть, насколько изменится вес самолета с высотой.Если самолет лететь на высоте 35000 футов (около 7 миль) до центра Земля составляет около 4007 миль. Мы можем вычислить соотношение гравитационная постоянная к значению на поверхности Земля как квадрат (4000/4007), который равен .9983 * .9983 = .9965. Если самолет весит 10000 фунтов на поверхности Земля, она весит 9965 фунтов на высоте 35000 футов; он потерял 35 фунтов, очень маленькая сумма по сравнению с 10000 фунтов.

Давайте сделаем еще одну задачу и вычислим вес космический челнок на низкой околоземной орбите.На земле орбитальный аппарат весит около 250 000 фунтов. На орбите шаттл находится примерно на 200 миль выше поверхность земли. Как и прежде, отношение гравитационных постоянных равно квадрат (4000/4200), который равен 0,9523 * 0,9523 = 0,907. На орбите шаттл весит 250 000 * 0,907 = 226 757 фунтов. Примечание: вес не нуль. Шаттл не находится в невесомости на орбите . «Невесомость» — это вызвано скоростью шаттла на орбите. Шаттл тянулся к земле из-за силы тяжести.Но высокая орбитальная скорость, по касательной к поверхности земли, вызывает падение к поверхности точно соответствовать кривизне земли вдали от шаттла. По сути, шаттл постоянно падает по всей земле.

Вы можете просмотреть короткий фильм из «Орвилла и Уилбура Райтов» обсуждают силу веса и как это повлияло на полет их самолета. Файл фильма может можно сохранить на свой компьютер и просмотреть как подкаст в проигрывателе подкастов.

• Вес самолета:
• Сил на модели ракеты:

Навигация . .

Руководство для начинающих Домашняя страница

Уравнения движения для постоянного ускорения в одном измерении

Обозначение:

Сначала сделаем несколько упрощений в обозначениях.Принятие начального времени равным нулю, как если бы время измерялось секундомером, является большим упрощением. Так как прошедшее время Δ t = t _f — t ₀ , принимая t ₀ = 0 означает, что Δ t = t _f , последнее время на секундомер. Когда начальное время принимается равным нулю, мы используем индекс 0 для обозначения начальных значений положения и скорости. То есть x ₀ — это начальная позиция , а v ₀ — начальная скорость .Мы не ставим нижние индексы на окончательные значения. То есть t — это конечный момент времени , x — конечная позиция , а v — конечная скорость . Это дает более простое выражение для прошедшего времени — теперь Δ t = t . Это также упрощает выражение для смещения, которое теперь составляет Δ x = x — x ₀ . Кроме того, это упрощает выражение для изменения скорости, которое теперь составляет Δ v = v — v ₀ .Подводя итог, используя упрощенные обозначения, с начальным временем, принятым равным нулю,

[латекс] \ begin {case} {\ Delta} {t} & = & t \\ {\ Delta} {x} & = & x — {{x} _ {0}} \\ {\ Delta} { v} & = & v — {{v} _ {0}} \ end {case} [/ latex]

, где нижний индекс 0 обозначает начальное значение, а отсутствие нижнего индекса означает окончательное значение в любом рассматриваемом движении.

Теперь мы делаем важное предположение, что ускорение постоянно .Это предположение позволяет нам избегать использования расчетов для определения мгновенного ускорения. Поскольку ускорение постоянно, среднее и мгновенное ускорения равны. То есть

[латекс] \ bar {a} = a = \ text {constant} [/ latex],

, поэтому мы всегда используем символ a для обозначения ускорения. Предположение, что ускорение является постоянным, не серьезно ограничивает ситуации, которые мы можем изучить, и не ухудшает точность нашего лечения. Во-первых, ускорение является постоянным в большом количестве ситуаций.Кроме того, во многих других ситуациях мы можем точно описать движение, приняв постоянное ускорение, равное среднему ускорению для этого движения. Наконец, в движениях, когда ускорение резко меняется, например, когда автомобиль разгоняется до максимальной скорости, а затем тормозит до остановки, движение можно рассматривать в отдельных частях, каждая из которых имеет собственное постоянное ускорение.

Чтобы получить наши первые два новых уравнения, мы начнем с определения средней скорости:

Замена упрощенных обозначений для Δ x и Δ t дает

[латекс] \ bar {v} = \ frac {x- {x} _ {0}} {t} [/ latex]

Решение для x дает

[латекс] x = {x} _ {0} + \ bar {v} t [/ latex],

, где средняя скорость

[латекс] \ bar {v} = \ frac {{v} _ {0} + v} {2} \ left (\ text {constant} a \ right) [/ latex].

Уравнение [латекс] \ bar {v} = \ frac {{v} _ {0} + v} {2} [/ latex] отражает тот факт, что при постоянном ускорении v — это просто среднее начальной и конечной скоростей. Например, если вы постоянно увеличиваете скорость (то есть с постоянным ускорением) с 30 до 60 км / ч, то ваша средняя скорость во время этого постоянного увеличения составляет 45 км / ч. Используя уравнение [латекс] \ bar {v} = \ frac {{v} _ {0} + v} {2} [/ latex], чтобы проверить это, мы видим, что

[латекс] \ bar {v} = \ frac {{v} _ {0} + v} {2} = \ frac {\ text {30 км / ч} + \ text {60 км / ч}} {2 } = \ text {45 км / ч} [/ latex],

, что кажется логичным.

Пример 1. Расчет смещения: как далеко пробегает бегунок?

Бегун бежит по прямому участку дороги со средней скоростью 4,00 м / с в течение 2,00 мин. Какова его конечная позиция, если исходная позиция равна нулю?

Нарисуйте эскиз.

Конечное положение x определяется уравнением

[латекс] x = {x} _ {0} + \ bar {v} t [/ латекс]. {2} [/ latex].На графике линейные функции выглядят как прямые линии с постоянным наклоном.) Например, в автомобильной поездке мы продвинемся вдвое дальше за заданный промежуток времени, если мы усредним 90 км / ч, чем если бы мы в среднем 45 км / ч.

Мы можем вывести еще одно полезное уравнение, манипулируя определением ускорения.

Подстановка упрощенных обозначений для Δ v и Δ t дает

[латекс] a = \ frac {v- {v} _ {0}} {t} \ text {} \ left (\ text {constant} a \ right) [/ latex]

Решение для v дает

[латекс] v = {v} _ {0} + \ text {at} \ text {} \ left (\ text {constant} a \ right) [/ latex]

Пример 2.Расчет конечной скорости: замедление самолета после приземления

Самолет приземляется с начальной скоростью 70,0 м / с, а затем замедляется со скоростью 1,50 м / с. ² в течение 40,0 с. Какова его конечная скорость?

Нарисуйте эскиз. Мы рисуем вектор ускорения в направлении, противоположном вектору скорости, потому что самолет замедляется.

1. Определите известные. v ₀ = 70.{2} \ right) \ left (\ text {40} \ text {.} \ Text {0 s} \ right) = \ text {10} \ text {.} \ Text {0 м / с} [/ latex ]

Конечная скорость намного меньше начальной скорости, желаемой при замедлении, но все же положительная. С реактивными двигателями обратная тяга могла поддерживаться достаточно долго, чтобы остановить самолет и начать движение назад. На это указывает отрицательная конечная скорость, чего здесь нет.

Уравнение [латекс] v = {v} _ {0} + \ text {at} [/ latex] не только помогает при решении проблем, но и дает нам представление о взаимосвязях между скоростью, ускорением и временем.Из него, например, видно, что

• конечная скорость зависит от того, насколько велико ускорение и как долго оно длится
• , если ускорение равно нулю, то конечная скорость равна начальной скорости ( v = v ₀ ), как и ожидалось (т. е. скорость постоянна)
• , если a отрицательное, то конечная скорость меньше начальной скорости

(Все эти наблюдения соответствуют нашей интуиции, и всегда полезно исследовать основные уравнения в свете нашей интуиции и опыта, чтобы убедиться, что они действительно точно описывают природу.)

Установление соединений: соединение в реальном мире

Межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) имеет большее среднее ускорение, чем космический шаттл, и достигает большей скорости в первые или две минуты полета (фактическое время горения межконтинентальной баллистической ракеты засекречено — ракеты с коротким временем горения труднее для противника. разрушать). Но космический шаттл получает большую конечную скорость, так что он может вращаться вокруг Земли, а не сразу возвращаться вниз, как это делает межконтинентальная баллистическая ракета. Космический шаттл делает это за счет более длительного ускорения.

Мы можем объединить приведенные выше уравнения, чтобы найти третье уравнение, которое позволяет нам вычислить окончательное положение объекта, испытывающего постоянное ускорение. {2} \ left (\ text {constant} a \ right) \ text {.} [/ латекс]

Пример 3. Расчет смещения ускоряющегося объекта: драгстеры

Драгстеры могут развивать среднее ускорение 26,0 м / с. ² . Предположим, такой драгстер ускоряется из состояния покоя за 5,56 с. Как далеко он пролетит за это время?

Нарисуйте эскиз.

Нас просят найти смещение, которое составляет x , если принять x ₀ равным нулю. (Подумайте об этом как о стартовой линии гонки.{2} [/ latex] как только мы идентифицируем v ₀ , a и t из постановки задачи.

1. Определите известные. Запуск из состояния покоя означает, что v ₀ = 0, a задается как 26,0 м / с ² и t задается как 5,56 с.

2. Подставьте известные значения в уравнение, чтобы найти неизвестное x :

Так как начальное положение и скорость равны нулю, это упрощается до

Подстановка идентифицированных значений на и t дает

дает

x = 402 м. {2} + 2a \ left (x- {x} _ {0} \ right) [/ latex] идеально подходит для этой задачи, потому что он связывает скорости, ускорение и смещение и не требует информации о времени.

1. Определите известные значения. Мы знаем, что v ₀ = 0, поскольку драгстер запускается из состояния покоя. Затем отметим, что x — x ₀ = 402 м (это был ответ в примере 3). Наконец, среднее ускорение составило a = 26.{2} + 2a \ left (x- {x} _ {0} \ right) [/ latex] и решите для v .

v ² = 0 + 2 (26,0 м / с ² ) (402 м).

Таким образом,

Чтобы получить против , извлекаем квадратный корень:

Обсуждение

145 м / с — это около 522 км / ч или около 324 миль / ч, но даже эта головокружительная скорость отстает от рекорда для четверти мили. Также обратите внимание, что квадратный корень имеет два значения; мы взяли положительное значение, чтобы указать скорость в том же направлении, что и ускорение. {2} + 2a \ left (x- {x} _ {0} \ right) [/ latex] может дать дальнейшее понимание общих отношений между физическими величинами:

• Конечная скорость зависит от того, насколько велико ускорение и расстояние, на котором оно действует
• При фиксированном замедлении автомобиль, который едет вдвое быстрее, не просто останавливается на удвоенном расстоянии — для остановки требуется гораздо больше времени. (Вот почему у нас есть зоны с пониженной скоростью возле школ.)

Собираем уравнения

В следующих примерах мы дополнительно исследуем одномерное движение, но в ситуациях, требующих немного большего количества алгебраических манипуляций.Примеры также дают представление о методах решения проблем. В рамке ниже приведены ссылки на необходимые уравнения.

Пример 5. Расчет смещения: как далеко уходит автомобиль при остановке?

На сухом бетоне автомобиль может замедляться со скоростью 7,00 м / с ² , тогда как на мокром бетоне он может замедляться только со скоростью 5,00 м / с ² . Найдите расстояния, необходимые для остановки движения машины на отметке 30.0 м / с (около 110 км / ч) (а) на сухом бетоне и (б) на мокром бетоне. (c) Повторите оба вычисления, найдя смещение от точки, где водитель видит, что светофор становится красным, принимая во внимание время его реакции 0,500 с, чтобы нажать ногой на тормоз.

Нарисуйте эскиз.

Чтобы определить, какие уравнения лучше всего использовать, нам нужно перечислить все известные значения и точно определить, что нам нужно решить. Мы сделаем это явно в следующих нескольких примерах, используя таблицы для их выделения.

1. Определите, что мы знаем и что мы хотим решить. Мы знаем, что v ₀ = 30,0 м / с; v = 0; a = -7,00 м / с ² ( a отрицательно, поскольку направление противоположно скорости). Примем x ₀ равным 0. Ищем смещение Δ x , или x — x ₀ .

2. Найдите уравнение, которое поможет решить проблему.Лучшее уравнение для использования —

Это уравнение лучше всего, потому что оно включает только одно неизвестное, x . Нам известны значения всех других переменных в этом уравнении. (Существуют и другие уравнения, которые позволят нам решить для x , но они требуют, чтобы мы знали время остановки, t , которое мы не знаем. Мы могли бы использовать их, но это потребовало бы дополнительных вычислений.)

3. Переставьте уравнение, чтобы найти x .

4. Введите известные значения.{2} \ right)} [/ латекс]

Таким образом,

x = 64,3 м по сухому бетону.

Эта часть может быть решена точно так же, как и часть A. Единственная разница в том, что замедление составляет –5,00 м / с. ² . Результат

x _мокрый = 90,0 м на мокром бетоне.

После реакции водителя тормозной путь будет таким же, как и в частях A и B для сухого и влажного бетона. Итак, чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно подсчитать, как далеко проехал автомобиль за время реакции, а затем добавить это значение ко времени остановки. Разумно предположить, что скорость остается постоянной в течение времени реакции водителя.

1. Определите, что мы знаем и что мы хотим решить. Мы знаем, что [латекс] \ bar {v} = 30.0 \ text {m / s} [/ latex]; т _{реакция} = 0,500 с; a _{реакция} = 0. Возьмем x _{0- реакция} = равной 0.Ищем x _{реакцию} .

2. Определите лучшее уравнение для использования. [latex] x = {x} _ {0} + \ bar {v} t [/ latex] хорошо работает, потому что единственное неизвестное значение — x , что мы и хотим найти.

3. Подключите известные знания, чтобы решить уравнение.

x = 0+ (30,0 м / с) (0,500 с) = 15,0 м.

Это означает, что автомобиль проезжает 15,0 м, в то время как водитель реагирует, создавая общие перемещения в двух случаях: сухой и мокрый бетон 15. 0 м больше, чем если бы он среагировал мгновенно.

4. Добавьте смещение за время реакции к смещению при торможении.

x _{торможение} + x _{реакция} = x _итого

1. 64,3 м + 15,0 м = 79,3 м в сухом состоянии
2. 90,0 м + 15,0 м = 105 м во влажном состоянии

Смещения, найденные в этом примере, кажутся разумными для остановки быстро движущегося автомобиля.Остановка автомобиля на мокром асфальте займет больше времени, чем на сухом. Интересно, что время реакции значительно увеличивает смещения. Но важнее общий подход к решению проблем. Мы определяем известные и определяемые величины, а затем находим соответствующее уравнение. Часто есть несколько способов решить проблему. Фактически, различные части этого примера могут быть решены другими методами, но решения, представленные выше, являются самыми короткими.

Пример 6.

Предположим, автомобиль выезжает на автомагистраль на съезде длиной 200 м. Если его начальная скорость составляет 10,0 м / с, а ускорение составляет 2,00 м / с ² , сколько времени потребуется, чтобы преодолеть 200 м по рампе? (Такая информация может быть полезна транспортному инженеру.)

Нарисуйте эскиз.

Просят решить на время т . Как и раньше, мы идентифицируем известные величины, чтобы выбрать удобную физическую связь (то есть уравнение с одной неизвестной, t ).{2} [/ латекс]

4. Упростите уравнение. Единицы измерения (м) отменяются, потому что они есть в каждом члене. Мы можем получить единицы секунд для отмены, взяв t = ts , где t — величина времени, а s — единица измерения. Остается

200 = 10 т + т ² .

5. Используйте формулу корней квадратного уравнения, чтобы найти t .

(a) Переставьте уравнение, чтобы получить 0 на одной стороне уравнения.{2} -4 \ text {ac}}} {2a} [/ латекс]

Это дает два решения для т , которые составляют

т = 10,0 и -20,0.

В этом случае время будет t = t в секундах, или

t = 10,0 с и -20,0 с.

Отрицательное значение времени неразумно, так как это будет означать, что событие произошло за 20 секунд до начала движения. Мы можем отказаться от этого решения. Таким образом,

т = 10,0 с.

Каждый раз, когда уравнение содержит неизвестный квадрат, будет два решения. В некоторых проблемах имеют смысл оба решения, но в других, таких как вышеупомянутое, разумно только одно решение. Ответ 10,0 с кажется разумным для типичной автострады на съезде.

Установив основы кинематики, мы можем перейти ко многим другим интересным примерам и приложениям. В процессе разработки кинематики мы также увидели общий подход к решению проблем, который дает как правильные ответы, так и понимание физических взаимоотношений. В разделе «Основы решения проблем» обсуждаются основы решения проблем и описывается подход, который поможет вам добиться успеха в этой бесценной задаче.

Задачи и упражнения

1. Спринтер олимпийского класса начинает забег с ускорением 4,50 м / с. ² . (а) Какова ее скорость через 2,40 с? (б) Нарисуйте график ее положения в зависимости от времени за этот период.

2. Хорошо брошенный мяч попадает в мягкую перчатку. Если замедление мяча составляет 2,10 × 10 ⁴ м / с ² , и 1.85 мс (1 мс = 10–3 с) проходит с момента первого касания мяча рукавицы до остановки. Какова была начальная скорость мяча?

3. Пуля в ружье ускоряется от камеры выстрела до конца ствола со средней скоростью 6,20 × 10 ⁵ м / с ² за 8,10 × 10 ^-4 с. Какова его начальная скорость (то есть конечная скорость)?

4. (a) Пригородный легкорельсовый поезд ускоряется со скоростью 1,35 м / с ² . Сколько времени нужно, чтобы достичь максимальной скорости 80?0 км / ч, трогаться с места? (b) Этот же поезд обычно замедляется со скоростью 1,65 м / с ² . Сколько времени нужно, чтобы остановиться с максимальной скорости? (c) В аварийных ситуациях поезд может замедляться быстрее, останавливаясь на скорости 80,0 км / ч за 8,30 с. Какое его аварийное замедление в м / с ² ?

5. При выезде на автостраду автомобиль ускоряется из состояния покоя со скоростью 2,40 м / с. ² за 12,0 с. (а) Нарисуйте набросок ситуации. (б) Перечислите известных в этой проблеме.(c) Как далеко проехала машина за эти 12,0 с? Чтобы решить эту часть, сначала определите неизвестное, а затем обсудите, как вы выбрали соответствующее уравнение для его решения. После выбора уравнения покажите свои шаги в решении неизвестного, проверьте свои единицы и обсудите, является ли ответ разумным. (d) Какова конечная скорость автомобиля? Решите для этого неизвестного таким же образом, как в части (c), явно показывая все шаги.

6. В конце забега бегун замедляется со скорости 9.00 м / с со скоростью 2,00 м / с ² . а) Как далеко она продвинется в следующие 5,00 с? б) Какова ее конечная скорость? (c) Оцените результат. Имеет ли это смысл?

7. Professional Application: Кровь ускоряется из состояния покоя до 30,0 см / с на расстоянии 1,80 см от левого желудочка сердца. (а) Сделайте набросок ситуации. (б) Перечислите известных в этой проблеме. (c) Как долго длится ускорение? Чтобы решить эту часть, сначала определите неизвестное, а затем обсудите, как вы выбрали соответствующее уравнение для его решения.После выбора уравнения покажите свои шаги в решении неизвестного, проверяя свои единицы. (г) Является ли ответ разумным по сравнению со временем биения сердца?

8. При ударе по воротам хоккеист разгоняет шайбу со скорости 8,00 м / с до 40,0 м / с в том же направлении. Если этот бросок занимает 3,33 × 10 ^-2 , вычислите расстояние, на котором шайба ускоряется.

9. Мощный мотоцикл может разогнаться с места до 26,8 м / с (100 км / ч) всего за 3 секунды.90 с. а) Какое у него среднее ускорение? б) Как далеко он уйдет за это время?

10. Грузовые поезда могут производить только относительно небольшие ускорения и замедления. (a) Какова конечная скорость грузового поезда, который ускоряется со скоростью 0,0500 м / с ² за 8,00 мин, начиная с начальной скорости 4,00 м / с? (b) Если поезд может замедляться со скоростью 0,550 м / с ² , сколько времени потребуется, чтобы остановиться с этой скорости? (c) Как далеко он продвинется в каждом случае?

11.Снаряд салюта ускоряется из состояния покоя до скорости 65,0 м / с на расстояние 0,250 м. а) Как долго длилось ускорение? (b) Рассчитайте ускорение.

12. Лебедь на озере поднимается в воздух, взмахивая крыльями и бегая по воде. (a) Если лебедь для взлета должен достичь скорости 6,00 м / с, а из состояния покоя он ускоряется со средней скоростью 0,350 м / с ² , как далеко он пролетит, прежде чем взлетит? б) Сколько времени это займет?

13. Профессиональное применение: Мозг дятла специально защищен от сильных замедлений с помощью прикрепленных к нему сухожилий внутри черепа. Во время клевания дерева голова дятла останавливается с начальной скорости 0,600 м / с на расстоянии всего 2,00 мм. (a) Найдите ускорение в м / с ² и кратное g ( g = 9,80 м / с ² ). (b) Рассчитайте время остановки. (c) Сухожилия, удерживающие мозг, растягиваются , делая его тормозной путь 4.50 мм (больше головы и, следовательно, меньше торможение мозга). Что такое замедление мозга, кратное г ?

14. Неосторожный футболист сталкивается со стойкой ворот с мягкой подкладкой при беге со скоростью 7,50 м / с и полностью останавливается, сжав подушку и свое тело на 0,350 м. а) Каково его замедление? б) Как долго длится столкновение?

15. Во время Второй мировой войны было зарегистрировано несколько случаев, когда летчики прыгали со своих пылающих самолетов без парашюта, чтобы избежать верной смерти.Некоторые упали с высоты около 20000 футов (6000 м), некоторые выжили, получив несколько опасных для жизни травм. Для этих удачливых пилотов ветки деревьев и снежные заносы на земле позволяли их замедление относительно небольшого. Если предположить, что скорость пилота при столкновении составляла 123 мили в час (54 м / с), то каково было его замедление? Предположим, что деревья и снег остановили его на расстоянии 3,0 м.

16. Представьте серую белку, падающую с дерева на землю. (а) Если мы проигнорируем сопротивление воздуха в этом случае (только ради этой проблемы), определите скорость белки непосредственно перед ударом о землю, предполагая, что она упала с высоты 3.{2} [/ latex] как проходит. Длина станции 210 м. а) Какова длина носа поезда на станции? б) Как быстро он движется, когда нос покидает станцию? (c) Если длина поезда составляет 130 м, когда конец поезда покидает станцию? г) Какова скорость отходящего поезда?

18. Драгстеры могут развить максимальную скорость 145 м / с всего за 4,45 с — значительно меньше времени, чем указано в Примере 2.10 и Примере 2.11. (а) Рассчитайте среднее ускорение для такого драгстера.(b) Найдите конечную скорость этого драгстера, начиная с состояния покоя и ускоряясь со скоростью, указанной в (a) для 402 м (четверть мили), не используя никакой информации о времени. (c) Почему конечная скорость больше той, которая использовалась для определения среднего ускорения? Подсказка: подумайте, справедливо ли предположение о постоянном ускорении для драгстера. Если нет, обсудите, будет ли ускорение больше в начале или в конце пробега и как это повлияет на конечную скорость.

19.Велогонщик бежит в конце гонки, чтобы одержать победу. Гонщик имеет начальную скорость 11,5 м / с и ускоряется со скоростью 0,500 м / с ² за 7,00 с. а) Какова его конечная скорость? (b) Гонщик продолжает движение на этой скорости до финиша. Если он был в 300 м от финиша, когда начал ускоряться, сколько времени он сэкономил? (c) Еще один гонщик был на 5,00 м впереди, когда победитель начал ускоряться, но он не смог ускориться и ехал со скоростью 11,8 м / с до финиша.Насколько далеко от него (в метрах и секундах) финишировал победитель?

20. В 1967 году новозеландец Берт Манро установил мировой рекорд для индийского мотоцикла на солончаках Бонневилля в штате Юта с максимальной скоростью 183,58 миль / ч. Курс в одну сторону длился 5,00 миль. Скорость ускорения часто описывается временем, необходимое для достижения 60,0 миль / ч из состояния покоя. Если на этот раз было 4,00 с, и Берт ускорялся с этой скоростью, пока не достиг максимальной скорости, сколько времени понадобилось Берту, чтобы пройти курс?

21.(а) Мировой рекорд в беге на 100 метров среди мужчин на Олимпийских играх 2008 года в Пекине был установлен Усэйном Болтом из Ямайки. Болт «выбежал» по финишу со временем 9,69 с. Если мы предположим, что Болт ускорялся в течение 3,00 секунд, чтобы достичь своей максимальной скорости, и сохранял эту скорость до конца гонки, рассчитайте его максимальную скорость и его ускорение. (b) Во время той же Олимпиады Болт также установил мировой рекорд в беге на 200 м со временем 19,30 с. Используя те же предположения, что и для бега на 100 м, какова была его максимальная скорость в этой гонке?

Избранные решения проблем и упражнения

1.10,8 м / с

(б)

2. 38,9 м / с (около 87 миль в час)

4. (а) 16,5 с (б) 13,5 с (в) -2,68 м / с ²

6. (a) 20,0 м (b) -1,00 м / с (c) Этот результат не имеет смысла. Если бегун стартует со скоростью 9,00 м / с и замедляет скорость 2,00 м / с ² , то она остановится через 4,50 с. Если она продолжит замедляться, она будет бежать назад.

8. 0,799 м

10. (a) 28,0 м / с (b) 50,9 с (c) 7,68 км для разгона и 713 м для замедления

12.(а) 51,4 м (б) 17,1 с

14. (а) -80 м / с ² (б) 9,33 × 10 ^{— 2} с

16. (а) 7,7 м / с (б) -15 × 10 ² м / с ² Это примерно в 3 раза больше замедления пилотов, падающих с тысячи метров!

18. (a) 36,2 м / с ² (b) 162 м / с (c) v> v _max , потому что допущение о постоянном ускорении недействительно для драгстера. Драгстер переключает передачи и будет иметь большее ускорение на первой передаче, чем на второй, чем на третьей и т. Д.Ускорение будет наибольшим вначале, поэтому он не будет ускоряться со скоростью 32 м / с ² в течение последних нескольких метров, а будет значительно меньше, а конечная скорость будет меньше 162 м / с.

20. 104 с

21. (а) v = 12/2 м / с; a = 4,07 м / с ² (б) v = 11,2 м / с

математических единиц — Время при ускорении 1 g пройти 100 000 световых лет

Используемые переменные:

• $ x $ за пройденное расстояние
• $ v $ для скорости
• $ a $ для ускорения ($ 1 ~ \ mathrm {g} $)
• $ t $ за время
• $ c $ за скорость света.{10} ~ \ mathrm {s} \, $$

  чуть более чем в 321 раз превышает скорость света.

  Приближение к скорости света (или к большому источнику гравитации, например, к черной дыре) приведет к огромному разнообразию релятивистских эффектов, в результате чего время и пространство не будут одинаковыми для каждого человека.

  Расчет с учетом релятивистских эффектов довольно сложен.

  Здесь важно отметить, что движущийся объект и внешний наблюдатель будут измерять время по-разному.2} }} \ cdot 1 ~ \ mathrm {y} \. $$

  Я сказал вам, что это будет сложно. Подключив его, мы получим 100001 год. Не удивительно: как обсуждалось выше: путешествие со скоростью света около 100000 лет плюс немного для ускорения до этой скорости.

  Это вариант без торможения. Однако торможение не займет много времени. Всего около 10 0002 года. Итак, один год ускорения до скорости света и один год торможения — это просто сказано.

  Перспектива путевого объекта

  С точки зрения объекта, в первую очередь следует учитывать сокращение длины.8 ~ \ mathrm {s} \, $$

  около 12 лет.

  Снова принимая во внимание торможение, мы получаем 11,18 года для каждой половины, то есть всего около 22,4 года.

  Здесь важны релятивистские эффекты. Хотя для астронавта было бы вполне реально выполнить эту миссию при жизни к тому времени, когда они туда доберутся, все, как они знают, умрут 100000 лет назад. Эту информацию они получат во время полета. Любое сообщение, отправленное после прибытия, будет иметь время путешествия туда и обратно 200000 лет.

  Другой ответ пользователя Punintended связывает замечательный инструмент, который вы можете опробовать, который визуализирует эти эффекты. Не беспокойтесь о топливных деталях. Вы можете видеть, как ракета становится очень короткой (релятивистское сокращение длины), а время идет с разной скоростью для путешественника и наблюдателя. Выбрав менее экстремальный пример (например, $ 100 ~ \ mathrm {m} $), вы можете увидеть, как путешественник ускоряется и замедляется.

  Внезапное ускорение Toyota привело к большему количеству смертей

  Более 100 смертей теперь обвиняются в внезапном ускорении Toyota Motor Corp.транспортных средств, что почти в два раза больше, чем было зарегистрировано два месяца назад, согласно обзору публичных записей Times.

  Учитывая недавний всплеск жалоб в Национальную администрацию безопасности дорожного движения, внезапное ускорение было названо возможной причиной аварий с участием автомобилей Toyota, которые привели к 102 смертельным случаям, согласно записям NHTSA, судебным искам и отчетам полиции.

  Toyota отозвала миллионы автомобилей для ремонта дефектов, которые, по ее словам, в редких случаях могут вызывать заедание педалей газа.Компания настаивает, что в ее новых автомобилях не виновата электронная система управления дроссельной заслонкой.

  «Это нормально — видеть рост жалоб после такой огласки, которую приобрел этот вопрос», — заявил в четверг представитель Toyota Джон Хэнсон. «Мы тщательно расследуем все эти иски. Мы делаем это с большим количеством людей, и делаем это как можно быстрее.

  «Мы не обнаружили никаких свидетельств каких-либо электронных проблем, которые могли бы привести к непреднамеренному ускорению.”

  Новые номера побудили к призыву к тщательному расследованию каждого смертельного случая, о котором сообщалось федеральному правительству в связи с проблемами Toyota.

  «Люди, которые участвовали в авариях, говорят:« Послушайте, я всегда думал, что что-то не так ». Теперь они выходят вперед и говорят:« Произошла авария, которую мы считали внезапным ускорением »». сказал Кларенс Дитлоу из Центра автомобильной безопасности в Вашингтоне.

  Дитлоу сказал, что ожидает, что число смертей, возможно, связанных с внезапным ускорением, вырастет до нескольких сотен в ближайшие месяцы.По его словам, федеральное правительство и Toyota должны расследовать каждый из них.

  «Некоторые из них окажутся другими. Если вы не проведете расследование, вы никогда не узнаете, — сказал Дитлоу.

  Пресс-секретарь Министерства транспорта Оливия Алер ​​заявила, что официальные лица NHTSA рассматривают все жалобы и «крайне серьезно относятся к сообщениям о травмах и смертях».

  «В настоящее время агентство работает над тем, чтобы разобраться в проблеме непреднамеренного ускорения, проводя новый анализ возможных причин, включая потенциальные электромагнитные помехи», — сказал Алер.

  Суды и полицейские органы не обвиняли Toyota ни в одном из зарегистрированных смертельных случаев.

  Жалобы в досье — это просто утверждения о том, что неисправности могли привести к резкому ускорению автомобилей перед фатальными авариями. Против Toyota были поданы иски по нескольким делам, но могут пройти годы, прежде чем присяжные решат, виновата ли Toyota.

  The Times сообщила в прошлом месяце, что внезапное ускорение движения автомобилей Toyota стало причиной по меньшей мере 56 смертей до конца января.

  Некоторые из новых отчетов были получены от владельцев Toyota, которые заявили, что их автомобили разгоняются сами по себе, что приводит к авариям со смертельным исходом; большинство из них были из семей погибших автомобилистов, которые заявили, что хотят, чтобы правительство определило, вызвало ли аварии резкое ускорение.

  Одна недавняя жалоба была подана 16 февраля Барбарой Грин из Стэмфорда, штат Коннектикут. Она сказала, что ее сын, Блажей Игнатович, был убит 1 декабря 2006 года, когда его Toyota Solara 2000 года выпуска разогналась до 100 миль в час в Новой Британии, штат Коннектикут. , жилой район, в результате чего он потерял контроль и врезался в деревья.

  «Я с самого начала знал, что с машиной что-то не так, — сказал Грин в интервью. «Как только я услышал новости [о жалобах на внезапное ускорение], я подумал:« Поехали. Теперь я знаю, что произошло ».

  В Solara 2000 года не было электронной системы дроссельной заслонки, которая, по мнению некоторых, отвечает за внезапное ускорение. Эта модель не была отозвана Toyota.

  Многие из недавних жалоб были связаны с авариями, произошедшими несколько лет назад, и были поданы только после того, как Toyota объявила об отзыве.

  Обеспокоенность общественности по поводу внезапного ускорения движения была вызвана инцидентом в прошлом году, в результате которого погиб ветеран Калифорнийского дорожного патруля Марка Сэйлора и трое его родственников недалеко от Сан-Диего.

  Семья находилась в Lexus ES 350 2009 года выпуска, который был предоставлен им в аренду в дилерском центре, когда машина вышла из-под контроля и разбилась. Яростные попытки Сэйлора остановить машину были зафиксированы в экстренном вызове службы экстренной помощи, который сделал его зять, Крис Ластрелла, пассажир в машине. Lexus ES 350 был одной из нескольких моделей, позже отозванных Toyota для замены ковриков, из-за которых педали газа могли заедать.

  Toyota отозвала несколько других моделей для ремонта педалей газа, которые, по ее словам, могли заедать.

  Другие предположили, что виновата электронная система дроссельной заслонки Toyota, в которой компьютер передает давление педали газа водителя на дроссель двигателя. До того, как компания сделала переключатель несколько лет назад, кабель напрямую соединял педаль с дроссельной заслонкой.

  Представитель Toyota Хансон заявил, что компания уверена в безопасности своих автомобилей.

  «Мы сочувствуем любой семье, которая погибла в одном из наших автомобилей.. . . Мы продолжим расследование и заявили, что очень уверены, что не обнаружим ничего плохого в нашей электронной системе », — сказал он. «Это не значит, что мы больше не будем искать. NHTSA будет продолжать поиски. Третьи стороны будут продолжать поиски ».

  stuart.

  No related posts.