Εξηγούμε τι είναι η επιτάχυνση και τους τύπους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της. Επίσης, η διαφορά του με την ταχύτητα και τα παραδείγματα.
Τι είναι η επιτάχυνση;
Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι ένα μέγεθος που δείχνει πώς αλλάζει η ταχύτητα του αντικειμένου σε μονάδα καιρός. Εφόσον η ταχύτητα είναι διανυσματική ποσότητα (δηλαδή έχει α διεύθυνση), η επιτάχυνση είναι επίσης. Συνήθως αντιπροσωπεύεται από το σημάδι προς το και η μονάδα μέτρησής του στο Διεθνές σύστημα είναι m / s2 (μέτρα ανάδεύτερος εις το τετραγωνο).
Η προέλευση της επιτάχυνσης ως έννοια προέρχεται από τις μελέτες της μηχανικής από τον Isaac Newton (ιδρυτή της κλασικής μηχανικής), στις οποίες διασφαλίζει ότι ένα αντικείμενο θα διατηρήσεικίνηση ευθύγραμμο και ομοιόμορφο (MRU) εκτός εάν επενεργείται από δυνάμεις που οδηγούν σε επιτάχυνση.
Αυτές οι δυνάμεις μπορούν να παράγουν επιταχύνσεις που προκαλούν επιτάχυνση ή επιβράδυνση των αντικειμένων. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι όταν εργάζεστε με διανύσματα, είναι σημαντικό να ορίζετε κατευθύνσεις. Αν, για παράδειγμα, ορίσουμε την ανατολή ως τη θετική κατεύθυνση της κίνησης, τότε μια θετική επιτάχυνση συνεπάγεται πάντα αύξηση της ταχύτητας. Ωστόσο, μια αρνητική επιτάχυνση μπορεί να υποδηλώνει μείωση της ταχύτητας στην ανατολική κατεύθυνση ή αύξηση της ταχύτητας στη δυτική κατεύθυνση.
Εάν ένα αντικείμενο βιώσει αλλαγές στην επιτάχυνσή του σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, τότε μπορεί να υπολογιστεί αυτό που ορίζεται ως "μέση επιτάχυνση", που είναι ο μέσος όρος των επιταχύνσεων που υφίσταται σε αυτό το χρονικό εύρος.
Φόρμουλα επιτάχυνσης
ο Μηχανική Η classical κατανοεί την επιτάχυνση ως μια μεταβολή της ταχύτητας ενός σώματος στο χρόνο. Μαθηματικά αυτό γράφεται ως: a = dv / dt, όπουπρος το είναι η επιτάχυνση,dv η διαφορά στις ταχύτητες καιdt η χρονική στιγμή που εμφανίζεται η επιτάχυνση.
Ακριβέστερα, dv Υ dt ορίζονται ως εξής:
- dv = vf - vi, όπου vf είναι η τελική ταχύτητα και vi, η αρχική ταχύτητα του κινητού. Αυτή η διαφορά δείχνει την κατεύθυνση της επιτάχυνσης.
- dt = tf - ti, όπου tf είναι ο τελικός χρόνος και ti ο αρχικός χρόνος της κίνησης. Εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, ο χρόνος έναρξης συνήθως λαμβάνεται ως 0 δευτερόλεπτα.
Από την άλλη πλευρά, υπάρχει μια αναλογική σχέση μεταξύ της δύναμης (φά) που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο του μάζα (Μ), και επιτάχυνση (προς το) που αποκτάτε. Ο τύπος που περιγράφει αυτή τη σχέση είναι ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα:
- F = m.a από το οποίο προκύπτει ότι a = F / m
Ταχύτητα και επιτάχυνση
Η ταχύτητα και η επιτάχυνση είναι δύο διαφορετικές έννοιες. Η ταχύτητα υποδηλώνει την απόσταση που διανύει ένα σώμα σε μια μονάδα χρόνου (γι' αυτό έχει μονάδες m/s, για παράδειγμα), ενώ η επιτάχυνση είναι η διακύμανση της εν λόγω ταχύτητας σε μια μονάδα χρόνου (και γι' αυτό έχει μονάδες m / s2, για παράδειγμα).
Παραδείγματα επιτάχυνσης
- Μια μπάλα του μπιλιάρδου επιταχύνει όταν χτυπηθεί με το σύνθημα. Γνωρίζοντας τη δύναμη που παρέχεται από το σύνθημα και τη μάζα της μπάλας, μπορούμε να λάβουμε την επιτάχυνσή της.
- Αν γνωρίζουμε την ταχύτητα ενός τρένου λίγο πριν αρχίσει να φρενάρει και τον χρόνο που χρειάζεται για να φτάσει σε μηδενική ταχύτητα, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε την κλίση του (αρνητική επιτάχυνση).
- Ένα αντικείμενο πετάγεται από ένα μπαλκόνι (άρα η αρχική του ταχύτητα είναι μηδέν) και λόγω της δύναμης του βαρύτητα, θα πέσει με ταχύτητα που θα αυξάνεται μέχρι να φτάσει στο μέγιστο στο πάτωμα. Αν γνωρίζουμε αυτή την τελική ταχύτητα και τον χρόνο που χρειάζεται για να πέσει, μπορούμε να λάβουμε την επιτάχυνση (η οποία θα είναι αυτή της βαρύτητας).