加速度大小計算機

根據速度變化、合力與質量,或向量分量,求出加速度大小。

計算加速度大小
選擇物理情境,輸入已知數值,計算非負的加速度大小。

關於加速度大小

加速度衡量速度隨時間改變的快慢。速度包含速率與方向,因此物體加速、減速或轉彎時都會有加速度。加速度是向量,但其大小是非負純量,只表示變化程度,不指定方向。SI單位為公尺每二次方秒,寫作m/s²。當加速度固定且大小為3 m/s²,表示每經過一秒,速度就改變三公尺每秒。 本計算機提供三種常用方法。速度變化法將末速度與初速度差的絕對值除以經過時間,適合求直線運動在指定時間區間的平均加速度大小。力與質量法運用牛頓第二運動定律:加速度大小等於合力的絕對值除以質量,並假設輸入的是分析方向上的外力合力。向量分量法則計算兩個或三個正交加速度分量的歐幾里得長度。 大小不應與帶正負號的加速度混淆。在一維座標系中,煞車可能產生負加速度,因為加速度方向與選定的正方向相反,但大小仍為正。例如,在四秒內由15 m/s降至5 m/s,帶正負號的平均加速度為−2.5 m/s²,大小則為2.5 m/s²。若題目需要方向資訊,應另外說明。 請統一使用SI單位以直接取得結果。輸入速度前,將公里每小時換算為公尺每秒;力與質量法使用牛頓與公斤。時間和質量必須大於零。加速度變動時,速度法只提供該區間的平均值,不是每一時刻的瞬時值。分量可為正或負,因為平方會在求長度時消除方向。這些方法適用於運動研究、車輛性能、力學習題、感測器資料、機器人及力模型快速核對。請依已知量選擇方法,繼續完整物理分析時另行保留向量方向。

加速度大小範例

透過常見物理情境比較三種計算方式。

已知量大小情境
v₀ = 0 m/s, v = 60 m/s, t = 10 s6 m/s²汽車從靜止開始加速。
F = 50 N, m = 10 kg5 m/s²箱子受到合力作用。
ax = 3 m/s², ay = 4 m/s², az = 05 m/s²互相垂直的加速度分量。
v₀ = 15 m/s, v = 5 m/s, t = 4 s2.5 m/s²自行車煞車時的加速度大小。

如何求加速度大小

  1. 依已知物理量選擇計算方法。
  2. 依各標籤旁顯示的單位輸入所有必要數值。
  3. 選擇「計算加速度」,套用顯示的公式。
  4. 將大小作為非負結果使用,需要時另外記錄方向。

常見問題

加速度大小可以是負的嗎?

不可以。大小是加速度向量的非負長度。分量或帶正負號的一維加速度包含方向資訊,因此可以為負。

平均加速度與瞬時加速度有何不同?

平均加速度使用有限時間區間內的速度變化。瞬時加速度描述某一時刻的變化率,通常需要微分或感測器量測。

為什麼使用合力?

牛頓第二運動定律將加速度與所有外力的向量和連結。若物體同時受到其他力,只輸入其中一個力可能得到錯誤結果。

如何合成加速度分量?

使用畢氏定理,將正交分量平方、相加,再取平方根。正負號表示方向,不會讓最終大小變成負數。

應使用哪些單位?

速度用公尺每秒,時間用秒,力用牛頓,質量用公斤。這些SI輸入得到的加速度單位為公尺每二次方秒。