تبدیل واحدهای شتاب

راهنمای استفاده از تبدیل شتاب

1. مقدار و واحد مبدأ را وارد کنید.
2. واحد مقصد را انتخاب کنید.
3. معادل در همهٔ واحدها را ببینید.

تبدیل واحد شتاب؛ تغییر سرعت در هر ثانیه

شتاب، سرعت تغییر سرعت است. اگر خودرویی در هر ثانیه، ۳ متر بر ثانیه به سرعتش اضافه کند، شتابش ۳ متر بر ثانیه در هر ثانیه، یعنی ۳ متر بر مجذور ثانیه است. یکای شتاب در دستگاه بین‌المللی، همین متر بر مجذور ثانیه است. ترمز کردن هم شتاب است، فقط با علامت منفی؛ به آن شتاب منفی یا کاهش سرعت می‌گویند. حتی چرخیدن با سرعت ثابت، چون جهت حرکت تغییر می‌کند، شتاب دارد که به آن شتاب مرکزگرا می‌گویند.

کیلومتر بر ساعت بر ثانیه، یکایی شهودی‌تر برای شتاب خودروهاست: یعنی سرعت‌سنج در هر ثانیه چند کیلومتر بر ساعت بالا می‌رود. هر متر بر مجذور ثانیه، ۳٫۶ کیلومتر بر ساعت بر ثانیه است. خودرویی که در ۱۰ ثانیه از صفر به صد می‌رسد، به طور میانگین در هر ثانیه ۱۰ کیلومتر بر ساعت سرعت می‌گیرد.

g؛ شتاب جاذبه

g، شتابی است که گرانش زمین به اجسام در سقوط آزاد می‌دهد و مقدار استاندارد آن، دقیقا ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه است. یعنی جسمی که از بالا رها می‌شود، اگر مقاومت هوا را نادیده بگیریم، پس از یک ثانیه حدود ۹٫۸ متر بر ثانیه و پس از دو ثانیه حدود ۱۹٫۶ متر بر ثانیه سرعت دارد. g یکای بسیار مفیدی برای حس کردن شتاب‌هاست، چون همهٔ ما یک g را در هر لحظه، به شکل وزن خودمان، حس می‌کنیم.

وقتی گفته می‌شود خلبانی ۵ g را تحمل کرده، یعنی وزن ظاهری او پنج برابر شده است. شتاب‌سنج‌های گوشی هم معمولا در حال سکون، حدود یک g نشان می‌دهند، چون گرانش را می‌سنجند. برنامه‌نویسانی که با داده‌های این حسگر کار می‌کنند، باید بدانند خروجی آن به g است یا به متر بر مجذور ثانیه؛ اشتباه میان این دو، عدد را حدود ده برابر تغییر می‌دهد.

شتاب خودرو؛ صفر تا صد

مشخصهٔ صفر تا صد، زمانی است که خودرو از حالت ایستاده به ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. برای تبدیل آن به شتاب میانگین، ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت را به متر بر ثانیه تبدیل کنید، یعنی حدود ۲۷٫۸، و بر زمان تقسیم کنید. صفر تا صد در ۱۰ ثانیه، شتاب میانگین حدود ۲٫۷۸ متر بر مجذور ثانیه یا حدود ۰٫۲۸ g است. صفر تا صد در ۳ ثانیه، که مال خودروهای بسیار سریع است، حدود ۹٫۳ متر بر مجذور ثانیه، تقریبا یک g.

این عددها شتاب میانگین‌اند؛ شتاب واقعی در دنده‌های اول بیشتر و در دنده‌های بالاتر کمتر است. برای تبدیل سرعت، تبدیل سرعت را ببینید.

ترمز و ایمنی

ترمز شدید روی آسفالت خشک، شتاب منفی حدود ۸ تا ۱۰ متر بر مجذور ثانیه، یعنی حدود ۰٫۸ تا یک g، دارد. روی جادهٔ خیس یا یخ‌زده، این عدد بسیار کمتر است و مسافت ترمز بیشتر. مسافت ترمز، مجذور سرعت تقسیم بر دو برابر شتاب ترمز است؛ برای ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت و شتاب ترمز ۸ متر بر مجذور ثانیه، حدود ۴۸ متر، به علاوهٔ مسافتی که پیش از شروع ترمز، در زمان واکنش راننده، پیموده می‌شود.

ترن هوایی و شهربازی

وسایل شهربازی، با شتاب‌هایی کار می‌کنند که حس هیجان می‌سازند. در لحظه‌های اوج برخی ترن‌های هوایی، شتاب به حدود ۳ تا ۴ g می‌رسد؛ یعنی سواران برای لحظه‌ای، سه یا چهار برابر وزن خود را حس می‌کنند. در لحظه‌های بالای قوس‌ها، شتاب می‌تواند به نزدیک صفر برسد و حس بی‌وزنی بدهد. طراحان این وسایل، شتاب‌ها را با دقت محدود می‌کنند تا در حد تحمل بدن بمانند.

هوانوردی و فضا

خلبانان جنگنده، در مانورهای تند، شتاب‌هایی تا حدود ۹ g را برای مدت کوتاه تحمل می‌کنند؛ با لباس‌های ویژه و تمرین. در این شتاب‌ها، خون از سر به سمت پاها رانده می‌شود و ممکن است دید تار شود یا هوشیاری از دست برود. فضانوردان هنگام پرتاب موشک، شتاب‌هایی چند g را حس می‌کنند و در مدار، بی‌وزنی را. شتاب جاذبه در ماه، حدود ۱٫۶۲ متر بر مجذور ثانیه، یعنی حدود ۰٫۱۷ g، و در مریخ، حدود ۳٫۷۱، یعنی حدود ۰٫۳۸ g است.

شتاب زلزله

در زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، شدت لرزش زمین با شتاب بیشینهٔ زمین سنجیده می‌شود و به g یا گال گزارش می‌شود. گال، یک سانتی‌متر بر مجذور ثانیه است و هر g حدود ۹۸۱ گال. شتاب ۰٫۳ g، حدود ۲۹۴ گال است. آیین‌نامه‌های طراحی ساختمان در برابر زلزله، برای هر منطقه شتاب مبنای طرح تعیین می‌کنند که به منطقه‌بندی لرزه‌ای بستگی دارد؛ ایران در بیشتر مناطق، لرزه‌خیزی متوسط تا زیاد دارد. این شتاب با بزرگای زلزله فرق دارد؛ بزرگا، انرژی کل زلزله است و شتاب، لرزش در یک نقطهٔ مشخص.

آسانسور و حمل‌ونقل عمومی

آسانسورها با شتاب‌های بسیار کمی حرکت می‌کنند تا سواران راحت باشند؛ معمولا کمتر از یک متر بر مجذور ثانیه، یعنی کمتر از یک‌دهم g. هنگام شروع حرکت رو به بالا، کمی سنگین‌تر و هنگام توقف، کمی سبک‌تر می‌شویم. قطارها و اتوبوس‌ها هم شتاب‌هایی در همین حدود دارند. برای همین، ایستادن در اتوبوس هنگام ترمز ناگهانی، که شتاب بیشتری دارد، خطرناک است.

شتاب مرکزگرا

وقتی خودرویی در پیچ می‌چرخد، حتی با سرعت ثابت، شتاب دارد؛ رو به مرکز پیچ. این شتاب، مجذور سرعت تقسیم بر شعاع پیچ است. خودرویی با سرعت ۳۰ متر بر ثانیه، یعنی ۱۰۸ کیلومتر بر ساعت، در پیچی با شعاع ۵۰ متر، شتاب مرکزگرای ۱۸ متر بر مجذور ثانیه، حدود ۱٫۸ g، لازم دارد؛ بیش از آنچه لاستیک‌ها روی آسفالت معمولی می‌توانند بدهند. برای همین، در پیچ‌های تند باید سرعت را کم کرد.

شتاب در درس فیزیک

در مسئله‌های فیزیک، شتاب معمولا به متر بر مجذور ثانیه خواسته می‌شود. اگر سرعت‌ها به کیلومتر بر ساعت داده شده، اول آن‌ها را به متر بر ثانیه تبدیل کنید. شتاب گرانش در کتاب‌های درسی، معمولا ۹٫۸ یا ۱۰ گرفته می‌شود. قانون دوم نیوتن، نیرو را جرم ضرب در شتاب می‌گیرد؛ پس شتاب، نیرو تقسیم بر جرم است. برای تبدیل نیرو، تبدیل نیرو را ببینید.

سقوط آزاد و مقاومت هوا

در خلأ، همهٔ اجسام با شتاب یکسان g سقوط می‌کنند؛ سنگ و پر، با هم. فضانوردی روی ماه، که هوا ندارد، این را با چکش و پر نشان داد و هر دو هم‌زمان به زمین رسیدند. روی زمین اما، مقاومت هوا شتاب را کم می‌کند. چتربازی که از هواپیما می‌پرد، در ابتدا با شتاب نزدیک به g سرعت می‌گیرد، اما با زیاد شدن سرعت، مقاومت هوا بیشتر می‌شود تا جایی که با وزن برابر شود و شتاب به صفر برسد. سرعتی که در آن ثابت می‌ماند، سرعت حدی نام دارد و برای چترباز با بدن افقی، حدود ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت است. باز شدن چتر، مقاومت هوا را بسیار زیاد و سرعت حدی را به چند متر بر ثانیه کم می‌کند.

شتاب در ورزش

ورزشکاران دوی سرعت، در چند متر اول، شتاب‌هایی حدود ۴ تا ۵ متر بر مجذور ثانیه دارند که با زیاد شدن سرعت، کم می‌شود. در پرش، هنگام جدا شدن از زمین، شتاب رو به بالا می‌تواند چند g باشد. ضربه‌های سر در ورزش‌های تماسی، شتاب‌های بسیار زیادی در مدت بسیار کوتاه به سر وارد می‌کنند و پژوهش‌ها، این شتاب‌ها را با حسگرهای ویژه می‌سنجند و به g گزارش می‌کنند. کلاه‌های ایمنی، با طولانی کردن زمان ضربه، شتاب و آسیب را کم می‌کنند.

شتاب‌سنج گوشی

گوشی‌های هوشمند، حسگر شتاب‌سنج دارند که شتاب را در سه جهت می‌سنجد. این حسگر برای چرخاندن خودکار صفحه، شمارش قدم، بازی‌ها و تشخیص افتادن گوشی به کار می‌رود. در حال سکون، شتاب‌سنج حدود یک g رو به بالا نشان می‌دهد که همان واکنش به گرانش است. در سقوط آزاد، نزدیک به صفر. برنامه‌هایی که داده‌های این حسگر را نشان می‌دهند، گاهی به g و گاهی به متر بر مجذور ثانیه گزارش می‌کنند؛ با این ابزار، میان این دو تبدیل کنید.

یکاهای انگلیسی شتاب

در منبع‌های آمریکایی، شتاب گاهی به فوت بر مجذور ثانیه یا اینچ بر مجذور ثانیه بیان می‌شود. یک g، حدود ۳۲٫۱۷ فوت بر مجذور ثانیه یا حدود ۳۸۶ اینچ بر مجذور ثانیه است. در مشخصات خودروهای آمریکایی، گاهی شتاب جانبی در پیچ به g گزارش می‌شود؛ خودروهای معمولی حدود ۰٫۸ و خودروهای اسپرت حدود یک g یا بیشتر.

ترفندهای حساب ذهنی

برای تبدیل‌های سریع: g به متر بر مجذور ثانیه، ضرب در ۱۰ و کم کردن دو درصد. متر بر مجذور ثانیه به g، تقسیم بر ۱۰ و افزودن دو درصد. متر بر مجذور ثانیه به کیلومتر بر ساعت بر ثانیه، ضرب در ۳٫۶. برای صفر تا صد، عدد ۲۸ را بر ثانیه‌ها تقسیم کنید تا متر بر مجذور ثانیه به دست آید؛ و نتیجه را بر ۱۰ تقسیم کنید تا تقریبا g شود.

تصادف و ایمنی خودرو

در تصادف، خودرو در کسری از ثانیه متوقف می‌شود و شتاب‌ها بسیار بزرگ‌اند. خودرویی که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت به مانعی سخت برخورد کند و در حدود یک‌دهم ثانیه بایستد، شتاب منفی حدود ۱۴۰ متر بر مجذور ثانیه، بیش از ۱۴ g، دارد. سرنشینی که کمربند نبسته، با همان سرعت به جلو می‌رود تا به داشبورد یا شیشه برخورد کند و در زمانی بسیار کوتاه‌تر متوقف شود؛ یعنی شتابی بسیار بیشتر. کمربند ایمنی و کیسهٔ هوا، با کش آمدن و فشرده شدن، زمان توقف بدن را طولانی‌تر می‌کنند و شتاب و آسیب را کم می‌کنند. این ساده‌ترین دلیل فیزیکی برای بستن همیشگی کمربند است.

شتاب و نیروی وزن ظاهری

وقتی در آسانسوری هستید که رو به بالا شتاب می‌گیرد، وزن ظاهری‌تان بیشتر می‌شود؛ ترازو عددی بیشتر از وزن واقعی نشان می‌دهد. وزن ظاهری، جرم ضرب در مجموع شتاب گرانش و شتاب آسانسور است. اگر آسانسور با شتاب ۲ متر بر مجذور ثانیه بالا برود، کسی با جرم ۷۰ کیلوگرم، روی ترازو حدود ۸۴ کیلو نشان داده می‌شود. اگر آسانسور با شتاب رو به پایین حرکت کند، وزن ظاهری کمتر می‌شود و در سقوط آزاد، به صفر می‌رسد. همین اصل، پشت حس سنگینی در ترن هوایی و بی‌وزنی در هواپیماهای آموزشی است.

شتاب در سازه‌ها و ماشین‌آلات

در مهندسی، شتاب‌ها برای طراحی سازه‌ها و ماشین‌آلات اهمیت دارند. لرزش ماشین‌آلات صنعتی، با شتاب‌سنج سنجیده و به g یا متر بر مجذور ثانیه گزارش می‌شود؛ افزایش ناگهانی لرزش، نشانهٔ خرابی در راه است. بسته‌بندی کالاهای حساس، مثل لوازم الکترونیکی، برای تحمل شتاب‌های ضربه در حمل‌ونقل طراحی می‌شود و مشخصات آن‌ها، ضربه‌های قابل تحمل را به g می‌دهند. دستگاه‌هایی مثل هارد دیسک، در زمان کار، به ضربه حساس‌ترند تا در زمان خاموشی.

گرانش در نقاط مختلف زمین

گرانش زمین همه جا دقیقا یکسان نیست. در استوا، به خاطر چرخش زمین و برآمدگی آن، حدود ۹٫۷۸ و در قطب‌ها حدود ۹٫۸۳ متر بر مجذور ثانیه است. در ارتفاع‌های بالا هم کمی کمتر است. مقدار استاندارد ۹٫۸۰۶۶۵ که این ابزار برای g به کار می‌برد، مقداری قراردادی میان این دو است. برای بیشتر کاربردها، این تفاوت نیم درصدی اهمیتی ندارد؛ اما در اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق، مثل تراز کردن ترازوهای آزمایشگاهی یا اکتشاف معدن با گرانی‌سنجی، اهمیت دارد.

کپی نتیجه

جملهٔ نتیجهٔ ابزار، مثل ۱ g برابر ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه، با دکمهٔ کپی آمادهٔ چسباندن در گزارش یا تکلیف است. در نوشتن شتاب، یکا را کامل بنویسید و اگر از g استفاده می‌کنید، روشن کنید که مقدار استاندارد آن را در محاسبه به کار برده‌اید.

اشتباه‌های رایج

اشتباه اول، یکی گرفتن شتاب و سرعت. اشتباه دوم، فراموش کردن تبدیل کیلومتر بر ساعت به متر بر ثانیه پیش از حساب شتاب. اشتباه سوم، یکی گرفتن خروجی g و متر بر مجذور ثانیهٔ شتاب‌سنج. اشتباه چهارم، یکی گرفتن شتاب زلزله و بزرگای آن. اشتباه پنجم، استفادهٔ ۱۰ به جای ۹٫۸۰۶۶۵ در محاسبه‌های دقیق.

ابزارهای مرتبط

برای همهٔ کمیت‌ها در یک صفحه، تبدیل واحد را باز کنید یا به فهرست ابزارهای تبدیل واحد سر بزنید.