加速は負になる可能性があります：あなたが知っておくべき9つの答え

加速は負になりますか？ 私たちが理解しなければならないこの質問に答えるために、加速とは何ですか？

加速度はベクトル量であり、ベクトル量は正または負になる可能性があることを私たちは知っています。 したがって、物体の加速度は正の場合も負の場合もあると言えます。

しかし、今、問題が発生します。どのような条件でオブジェクトの加速度が負になり、いつ正になるのでしょうか。 ここでは、加速度が負または正になる可能性のある条件について説明します。

加速度：ベクトル量

 加速度はベクトル量です。 したがって、方向だけでなく大きさもあります。 自転車に乗っているバイカーや車を運転している人を考えてみましょう。その場合、その自転車や車は絶えず変化する速度で動きます。 単位時間あたりのその車または自転車の速度の変化率は、加速度と呼ばれます。 オブジェクトが速度を変更すると、おそらく速度の方向または速度と反対の方向に加速し始めます。 数学的には、次のように表されます。

A_鳥 –平均加速度

 この方程式は 加速度の大きさ. 

加速の方向

 オブジェクトは常に、それに適用される正味の力の方向に加速します。 オブジェクトの加速度が正か負かは、加速度の方向に依存し、方向は次のXNUMXつの要因に依存します。

• オブジェクトの速度を上げたり下げたりする 
• + veまたは-veの動きの方向[ここでは、左から右を+ ve方向、右から左を-ve方向と見なします。 同様に、上は+ ve、下は–veです]

車が道路を移動していると考えて、車の加速方向を決定します。上記のXNUMXつの要素により、車の動きを表すXNUMXつの組み合わせが作成されます。

• 車は+ ve方向に移動し、速度を上げています 

この場合、車の速度と加速度は同じ方向です。 車に作用する力は+ ve方向であり、車の加速度は正です。

• 車は+ ve方向に移動し、減速しています。 

この場合、車の速度は+ ve方向にあり、加速度は–ve方向にあります。 摩擦力は車の速度を落とす原因であり、速度の方向とは逆です。 この場合、加速度は負です

• 車は–ve方向に移動し、速度を上げています

車は右から左の方向、つまり–ve方向に移動しています。 車は負の方向に速度を上げているので、加速度も負です。 この場合、加速度は負になります。

• 車は–ve方向に移動し、減速しています。

ここでは、車の速度は–ve方向です。 車の速度が低下しています。これは、車に反対方向に作用する力があることを意味します。 したがって、車の加速度は+ ve方向です。

上記の議論から、XNUMXつのケースで加速度が負であると結論付けます。

オブジェクトが+ ve方向に移動し、速度が低下しているとき 

オブジェクトが–ve方向に移動し、速度を上げているとき

速度がゼロのときに加速度を負にすることはできますか？

加速度は時間の経過に伴う速度の変化率であることがわかっています。 この変更は、スピードアップまたはスローダウンの形である可能性があります。

加速度が負の場合、オブジェクトが-ve方向に加速しているか、+ ve方向に減速していることを意味します。 オブジェクトが減速しているとき、力はその動きに対抗し、加速の方向は力の方向に沿っています。つまり、-ve方向です。 しばらくすると、体は静止し、速度はゼロになりますが、その時点ではまだ負の加速度があります。

この概念をよりよく理解するために、振り子の動きまたは垂直方向のボールの動きを覚えておいてください。特定の高さでボールは静止し、その速度はゼロになります。 しかし、それでも、振り子の場合と同様に、極端な位置で下方向に加速します。 速度がゼロになります しかし、それでも復元力の方向に加速しています。 したがって、これは、速度がゼロになると加速度が負になる可能性があることを証明しています。

負の加速度を持ついくつかの例

移動中の車に休憩を適用する

車が速度と加速度を連続的に変化させながら+ vex方向に移動しているとします。 ブレークを適用した後、摩擦力は速度の方向に対して増加し、速度は減少し始めます。 速度が低下し始めると、加速の方向は+ ve x方向から–vex方向に変化します。 これは、加速度が常に力の方向にあるために発生します。 したがって、ストップモーションにブレークを適用すると、移動中の車の加速度は負になります。

伸ばされたばねの動き 

引き伸ばされたばねには、運動方向と反対の復元力があります。 引き伸ばされたばねが解放されると、SHMを実行します。 復元力は常にばねの動きに対抗し、速度を低下させます。

 ばねには、+ veタイプと–veタイプの両方の加速度があります。 ばねが平均位置から伸びると、+ ve x方向に移動しますが、復元力のために減速します。 その場合、その加速度は運動の方向と反対、つまり–vex方向になります。 同様に、ばねが圧縮されると、その加速度は+ ve x方向になり、平均位置から–vex方向に動きます。  

上方向にボールを投げる

ボールを上方向に投げると、重力とは逆に動きます。 ある程度の高さに達した後、それは重力の方向に地球に向かって落下し始めます。 運動の前半では、重力がボールの運動に絶えず対抗し、その加速度は下方向になります。 さらに、上記の分析によれば、 オブジェクトが+ ve方向（ここでは上方向）に移動して減速すると、その加速度は負になります.

 モーションの後半では、ボールの 一定の高さに達すると速度がゼロになります、そしてそれは重力の下で地球に向かって落ち始めます。 ここでは、ボールが下方向に加速しているため、速度と加速度の両方が同じ方向にあります。 再び上記の分析から、 オブジェクトが–ve方向に移動して速度を上げると、その加速度は負になります。 したがって、運動の両方の半分で、ボールの加速度は負になります。

弦に取り付けられたボールの円運動

質量のない紐に取り付けられたボールが 異なる円運動-異なる力 それに基づいて行動します。 質量のない非伸長性の弦は、必要な求心力を提供します。 求心力は常にシステムの中心に向かって作用することは誰もが知っています。 加速の方向は 求心力つまり、常に円を描くようにシステムの中心に向かっています。 線速度の方向は常に円運動で変化しています。 円運動の半径方向の加速度は常に負です。

 円運動における加速度の半径方向成分は、

         a_r = -rω²

a_r –半径方向の加速度

r – radius of circle

ω – angular velocity

             

振り子の動き

振り子の動きは、その平均位置を中心とした振動運動です。振り子の加速度の性質を理解するために、振り子の動きをXNUMXつのケースに分けてみましょう。

ケース1–振り子は平均位置から極限位置に+ ve x方向に移動し、速度が低下します

この場合、重力の成分によって提供される復元力は、振り子を平均位置に向かって引っ張ろうとします。 したがって、振り子が平均位置から極限位置に移動すると、振り子の速度が低下します。 その場合、振り子の加速度は負であり、その方向は振り子の動きと反対です。

ケース2–振り子が極端な位置から平均位置（つまり、右から左）に+ x方向に移動し、速度が上がる

この場合、振り子は平均位置に向かって加速します。 したがって、運動と加速度は同じ方向ですが、加速度の方向は右から左、つまり負の方向です。 したがって、振り子の加速度は負になります。

ケース3： 振り子は、平均位置から–ve x方向の極値位置に移動し、速度が低下します。

このケースは最初のケースとほぼ同じで、方向のみが–vex軸にあります。 この場合、加速度はモーションと反対で+ ve方向です。 したがって、この場合の加速度は+ veです。  

ケース4-振り子が極端な位置から平均的な位置（つまり、左から右）に移動し、速度が上がる

ここでは、平均位置への復元力により振り子が加速します。 両方の速度と加速度は同じ方向にあります。 加速度の方向は+ ve x軸であるため、正の加速度と見なされます。

曲がった道路に沿った車の動き

車はカーブした道路に沿って移動すると円運動をします。 カーブしたパスに沿った動きに必要な求心力は、タイヤと道路の間の摩擦によって提供されます。 加速度はシステムの中心に向けられており、その方向が右から左、つまり–ve x方向であるため、負の値になります。