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加速度计算器

由速度变化求加速度,或由力和质量求加速度。

作者 Nethanel Bar, 联合创始人兼 CEO

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加速度公式

加速度描述速度变化的快慢。一段时间内的平均加速度是 a = (v − v₀)/t:末速度减去初速度,再除以这个变化所用的时间。速度用 m/s、时间用秒代入,答案的单位就是米每二次方秒,即 m/s²。

正负号很重要。取运动方向为正,负的加速度就表示在减速:一辆车在 5 s 内从 25 m/s 刹停,a = (0 − 25)/5 = −5 m/s²,即减速度为 5 m/s²。如果已知的是力而不是速度,由牛顿第二定律得 a = F/m:500 N 的合力作用在 1200 kg 的汽车上,加速度是 0.417 m/s²。

计算器为每种方法各设一个标签页。在第一个标签页中,填入加速度、初速度、末速度和时间中的任意三个,它会求出第四个;在第二个标签页中,填入加速度、力和质量中的任意两个。以 km/h、mph 或 ft/s 为单位的速度,以克或磅为单位的质量,都会先换算成国际单位制单位,并展示每一步计算过程。

需要注意什么

  • m/s² 读作米每秒每秒:3 m/s² 的加速度表示速度每秒增加 3 m/s。
  • 速度为正时,负的加速度表示减速。速度为负时,它表示朝反方向越来越快,所以单看一个负号并不代表刹车。
  • a = (v − v₀)/t 给出的是这段时间内的平均加速度。如果途中加速的快慢在变,某一时刻的加速度可能更大,也可能更小。
  • 在 a = F/m 中,F 是合力:把物体受到的所有推力和拉力按方向相加后剩下的力。
  • 在地球表面附近,忽略空气阻力时,任何自由下落的物体加速度都是 9.81 m/s²,与质量无关。

怎样计算加速度

  1. 求出速度的变化量

    末速度减初速度:v − v₀。从 0 到 100 km/h,变化量是 100 km/h。

  2. 速度换成 m/s,时间换成秒

    km/h 除以 3.6,mph 乘以 0.44704。100 km/h 是 27.78 m/s。计算器会自动换算,并显示换算系数。

  3. 除以时间

    a = 27.78 / 6.2 = 4.48 m/s²。

  4. 检查正负号

    沿你选定的正方向为正,反方向为负。向前运动时刹车,得到的答案是负的。

常见的加速度

根据 a = (v − v₀)/t 和典型数据算出的近似值。负值表示减速。

情境速度变化时间加速度
公交车起步0 至 50 km/h15 s0.93 m/s²
家用汽车0 至 100 km/h10 s2.78 m/s²
短跑运动员起跑0 至 10 m/s2 s5 m/s²
跑车0 至 100 km/h3 s9.26 m/s²
自由下落的石头0 至 29.43 m/s3 s9.81 m/s²
汽车紧急刹车100 km/h 至 04 s−6.94 m/s²

例题详解

0 至 100 km/h

plain
v₀ = 0 km/h, v = 100 km/h, t = 6.2 s

先换算:100 km/h = 100 · 1000/3600 = 27.78 m/s。然后 a = (27.78 − 0)/6.2 = 4.48 m/s²,略小于自由落体加速度的一半。

刹车到停下

plain
v₀ = 25 m/s, v = 0 m/s, t = 5 s

a = (0 − 25)/5 = −5 m/s²。负号说明加速度方向与运动方向相反:汽车每秒损失 5 m/s 的速度。

由力和质量求

plain
F = 500 N, m = 1200 kg

在“力和质量”标签页中,a = F/m = 500 / 1200 = 0.417 m/s²。质量减半,同样的力会产生两倍的加速度。

达到某个速度所需的时间

plain
v₀ = 10 m/s, v = 20 m/s, a = 2 m/s²

把时间留空:t = (v − v₀)/a = (20 − 10)/2 = 5 s。

常见错误

  • 减反了。应该是末速度减初速度,v − v₀;两者交换,答案的符号就反了。
  • 把 km/h 和秒混用。(100 − 0)/6.2 得到 16.1,单位是 km/h 每秒,不是 m/s²。先把速度换算成 m/s。
  • 以为负的加速度一定表示减速。它表示加速度指向负方向;如果物体本来就朝这个方向运动,它会越来越快。
  • 把单位写成 m/s。加速度的单位是 m/s²,表示速度每秒变化多少米每秒。
  • 有几个力同时作用时,只用其中一个代入 a = F/m。先把各个力按方向相加,再用合力除以质量。
  • 在 a = F/m 中用克。牛顿是用千克定义的,1 N = 1 kg·m/s²,所以 500 g 要代入 0.5 kg。

加速度常见问题

加速度的公式是什么?

a = (v − v₀)/t:末速度减初速度,再除以时间。速度用 m/s、时间用秒,答案的单位就是 m/s²。6.2 s 内从静止加速到 27.78 m/s,加速度是 4.48 m/s²。

怎样由力和质量计算加速度?

把牛顿第二定律 F = ma 变形为 a = F/m。500 N 的合力作用在 1200 kg 的汽车上,加速度是 500 / 1200 = 0.417 m/s²。力必须用牛顿,质量必须用千克。

什么是减速度?

使物体变慢的加速度。取运动方向为正,它算出来是负值:5 s 内从 25 m/s 减速到静止,加速度是 −5 m/s²,即减速度为 5 m/s²。

加速度的单位是什么?

米每二次方秒,m/s²。它表示速度每秒变化多少 m/s。加速度也可以用 ft/s² 表示(1 ft/s² = 0.3048 m/s²),或者表示成 g 的倍数,g 为 9.81 m/s²。

怎样由距离和时间求加速度?

从静止开始做匀加速运动时,s = ½at² 变形为 a = 2s/t²,所以 10 s 内走过 100 m,加速度是 2 · 100 / 10² = 2 m/s²。如果有初速度,就用 s = ut + ½at²;运动学计算器可以求解。

加速度是矢量吗?

是的。它既有大小又有方向,方向就是速度变化的方向。这就是为什么答案的正负号很重要,也是为什么一辆以不变的速率转弯的汽车仍然在加速。

下落的物体加速度有多大?

在地球表面附近,空气阻力很小时约为 9.81 m/s²,与质量无关。在月球上是 1.62 m/s²。在地球上从静止下落 3 s 后,速度是 29.43 m/s。

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