Chuyển động là một trong những đặc điểm chính của thế giới chúng ta đang sống. Từ vật lý học đã biết rằng tất cả các vật thể và các hạt mà chúng được cấu tạo đều liên tục chuyển động trong không gian ngay cả ở nhiệt độ không tuyệt đối. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét định nghĩa gia tốc như một đặc tính động học quan trọng của chuyển động cơ học trong vật lý.
Kích thước chúng ta đang nói đến là gì?
Theo định nghĩa, gia tốc là đại lượng cho phép bạn mô tả một cách định lượng quá trình thay đổi tốc độ theo thời gian. Về mặt toán học, gia tốc được tính như sau:
a¯=dv¯ / dt.
Công thức xác định gia tốc này mô tả cái gọi là giá trị tức thời a¯. Để tính gia tốc trung bình, bạn nên lấy tỷ số giữa sự khác biệt về tốc độ trong một khoảng thời gian dài hơn.
Giá trị a¯ là một vectơ. Nếu vận tốc hướng dọc theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo đã xét của vật thì gia tốc có thể làđược chỉ đạo một cách hoàn toàn ngẫu nhiên. Nó không liên quan gì đến quỹ đạo chuyển động và với vectơ v¯. Tuy nhiên, cả hai đặc điểm được đặt tên của chuyển động đều phụ thuộc vào gia tốc. Điều này là do, cuối cùng, nó là vectơ gia tốc xác định quỹ đạo và tốc độ của cơ thể.
Để hiểu vị trí của gia tốc a¯, người ta nên viết ra định luật II Newton. Ở dạng nổi tiếng, nó trông như thế này:
F¯=ma¯.
Đẳng thức nói rằng hai vectơ (F¯ và a¯) liên hệ với nhau thông qua một hằng số (m). Từ các tính chất của vectơ, phép nhân với một số dương không làm thay đổi hướng của vectơ. Nói cách khác, gia tốc luôn hướng về tác dụng của tổng lực F¯ lên vật thể.
Đại lượng đang xem xét được đo bằng mét trên giây vuông. Ví dụ, lực hấp dẫn của Trái đất gần bề mặt của nó truyền cho các vật thể một gia tốc 9,81 m / s2, nghĩa là tốc độ của một vật thể rơi tự do trong không gian tăng 9,81 m / s mỗi giây.
Khái niệm về chuyển động có gia tốc đều
Công thức xác định gia tốc trong trường hợp chung đã được viết ở trên. Tuy nhiên, trong thực tế, người ta thường giải các bài toán cho cái gọi là chuyển động có gia tốc biến đổi đều. Nó được hiểu là chuyển động của các vật thể trong đó thành phần gia tốc tiếp tuyến của chúng là một giá trị không đổi. Chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của hằng số tiếp tuyến chứ không phải thành phần bình thường của gia tốc.
Tổng gia tốc của cơ thể trong quá trình chuyển động theo đường cong có thể được biểu diễn dưới dạng hai thành phần. Thành phần tiếp tuyến mô tả sự thay đổi của môđun vận tốc. Thành phần pháp tuyến luôn hướng vuông góc với quỹ đạo. Nó không thay đổi mô-đun tốc độ, nhưng nó thay đổi vectơ của nó.
Dưới đây, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về câu hỏi liên quan đến thành phần gia tốc.
Chuyển động được gia tốc đều trên một đường thẳng
Vì vectơ vận tốc không thay đổi khi chuyển động trên đường thẳng của vật nên gia tốc pháp tuyến bằng không. Điều này có nghĩa là tổng gia tốc được hình thành độc quyền bởi thành phần tiếp tuyến. Định nghĩa gia tốc trong chuyển động có gia tốc đều được thực hiện theo công thức sau:
a=(v - v0) / t;
a=2S / t2;
a=2(S-v0 t) / t2.
Ba phương trình này là biểu thức cơ bản của chuyển động học. Ở đây v0là tốc độ của vật trước khi tăng tốc. Nó được gọi là ban đầu. Giá trị S là đường đi của vật dọc theo quỹ đạo thẳng trong thời gian t.
Bất kỳ giá trị nào của thời gian t mà chúng ta thay thế vào bất kỳ phương trình nào trong số này, chúng ta sẽ luôn nhận được cùng một gia tốc a, vì nó không thay đổi trong loại chuyển động đã xét.
Quay nhanh
Di chuyển quanh một vòng tròn với gia tốc là một kiểu chuyển động khá phổ biến trong công nghệ. Để hiểu điều này, chỉ cần nhớ lại chuyển động quay của các trục,đĩa, bánh xe, ổ trục. Để xác định gia tốc của một vật trong quá trình chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn, người ta thường không sử dụng các đại lượng tuyến tính mà là các đại lượng góc. Ví dụ, gia tốc góc được định nghĩa như sau:
α=dω / dt.
Giá trị của α được biểu thị bằng radian cho mỗi giây bình phương. Gia tốc này với thành phần tiếp tuyến của đại lượng a có quan hệ như sau:
α=at/ r.
Vì α không đổi trong quá trình quay được gia tốc đều, gia tốc tiếp tuyến attăng tỷ lệ thuận với việc tăng bán kính quay r.
Nếu α=0 thì chỉ có gia tốc pháp tuyến khác 0 trong quá trình quay. Tuy nhiên, chuyển động này được gọi là chuyển động đều hoặc quay đều, không được gia tốc đồng đều.
