Obliczanie przyspieszenia samochodu
Treść zadania
Kiedy wpiszemy w wyszukiwarkę hasło „przyspieszenie samochodu”, znajdziemy informacje na temat tego, w jakim czasie dany model osiąga prędkość .
Jak podaje Wikipedia najszybszy samochód świata Aspark Owl dokonuje tego w . Dla porównania, miejskim samochodom osobowym zajmuje to między a .
Na podstawie podanych informacji oblicz jaką wartość ma przyspieszenie samochodu Aspark Owl oraz zakres wartości przyspieszenia dla miejskich samochodów osobowych.

Potrzebujesz pomocy?
Schemat rozwiązania
Wyświetl schemat rozwiązania
Dane:
Szukane:
Wzory:
Zamiana jednostek:
Obliczenia:
Rozwiązanie z komentarzem
1. krok – dane i szukane
Wyświetl 1. krok
W treści zadania podane są czasy osiągnięcia przez różne samochody prędkości . Zakładamy, że auto rozpędza się od spoczynku (prędkość ), zatem jest zmianą wartości prędkości , jaka następuje w danym czasie . Kolejnym ważnym założeniem jest ruch prostoliniowy samochodu w trakcie przyspieszania (w treści zadania nie ma nic o zakrzywieniu toru ruchu). W tej sytuacji wartość zmiany prędkości jest równa zmianie szybkości (czyli zmianie wartości prędkości). Zmiana wartości prędkości jest w każdym przypadku taka sama, nie dodamy zatem żadnego indeksu, ale zindeksujemy zmiany czasu dla odróżnienia poszczególnych przypadków. Takie same indeksy dodamy również do szukanych wartości przyspieszeń.
Dane:
/ czas dla samochodu Aspark Owl
/ dolny zakres czasu dla osobówki
/ górny zakres czasu dla osobówki
Szukane:
/ przyspieszenie samochodu Aspark Owl
/ maksymalne przyspieszenie osobówki
/ minimalne przyspieszenie osobówki
2. krok – wzór i zamiana jednostek
Wyświetl 2. krok
Jak obliczyć przyspieszenie? Z definicji wartość przyspieszenia w ruchu prostoliniowym jednostajnie przyspieszonym obliczamy jako
Aby otrzymać przyspieszenie wyrażone w musimy mieć prędkość w oraz czas w . Prędkość podana w treści zadania to , musimy zatem dokonać zamiany jednostek. Wykorzystamy fakt, że oraz , czyli
3. krok – obliczanie przyspieszenia samochodu
Wyświetl 3. krok
Teraz wystarczy już tylko podstawić odpowiednie wartości do wzoru i dokonać trzykrotnie obliczenia wartości przyspieszenia. Najpierw dla samochodu Aspark Owl
Ponieważ zarówno zmiana wartości prędkości, jak i czas są podane z dokładnością do trzech cyfr znaczących, więc z taką samą dokładnością zaokrąglamy wynik.
Następnie obliczymy maksymalne przyspieszenie dla miejskiego samochodu osobowego
Tutaj czas już podany jest z dokładnością do dwóch cyfr znaczących. Wynik zaokrąglamy z taką dokładnością jak najmniej dokładna dana, zatem również do dwóch cyfr znaczących.
Ostatecznie minimalne przyspieszenie osobówki:
Tu też dwie cyfry znaczące ze względu na tak podany czas.
Odpowiedź
Wyświetl odpowiedź
Przyspieszenie samochodu Aspark Owl ma wartość , natomiast przyspieszenie miejskich samochodów osobowych mieści się w przedziale od do .
Dla dociekliwych
- Otrzymane wartości przyspieszeń miejskich samochodów osobowych są już odczuwalne jako lekkie „wciskanie w fotel”, ale nie powodują dyskomfortu. Przyspieszenie samochodu Aspark Owl jest już jednak na tyle duże, że byłoby nieprzyjemne. To więcej niż osiągają bolidy F1.
- Obliczone przez nas wartości przyspieszeń to tak naprawdę wartości średnie. W rzeczywistości przyspieszenie samochodu też zmienia się w trakcie ruchu. Wpływa na to choćby wzrost siły oporów ruchu wraz ze wzrostem prędkości. Siła oporów ruchu jest proporcjonalna do kwadratu wartości prędkości, zatem rośnie dość szybko. Poglądowe wykresy zależności wartości prędkości od czasu nie uwzględniają tego efektu i odpowiadają ruchowi jednostajnie przyspieszonemu. Gdybyśmy chcieli faktycznie uwzględnić to, że przyspieszenie samochodu nie jest stałe, musielibyśmy opisać je pochodną i znać zależność prędkości od czasu.
Podstawa programowa
Wymagania szczegółowe. Uczeń:
- I. 1) przedstawia jednostki wielkości fizycznych, opisuje ich związki z jednostkami podstawowymi; przelicza wielokrotności i podwielokrotności;
- I. 4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
- II. 3) opisuje ruchy prostoliniowe jednostajne i jednostajnie zmienne, posługując się zależnościami położenia, wartości prędkości oraz drogi od czasu.
Coś się zaciekawiło? A może widzisz błąd? Potrzebujesz czegoś więcej? Daj znać w komentarzu. Ta strona wciąż się rozwija.
