Bevegelse er en av hovedtrekkene i verden vi lever i. Det er kjent fra fysikken at alle legemer og partiklene de er sammensatt av hele tiden beveger seg i rommet selv ved absolutte nulltemperaturer. I denne artikkelen vil vi vurdere definisjonen av akselerasjon som en viktig kinematisk egenskap ved mekanisk bevegelse i fysikk.
Hvilken størrelse snakker vi om?
I følge definisjonen er akselerasjon en størrelse som lar deg kvantitativt beskrive prosessen med å endre hastighet med tiden. Matematisk beregnes akselerasjonen som følger:
a¯=dv¯/dt.
Denne formelen for å bestemme akselerasjon beskriver den såk alte øyeblikksverdien a¯. For å beregne gjennomsnittlig akselerasjon bør du ta forholdet mellom hastighetsforskjellen til en lengre tidsperiode.
Verdien a¯ er en vektor. Hvis hastigheten er rettet langs tangenten til den betraktede banen til kroppen, kan akselerasjonen væreregissert på en helt tilfeldig måte. Det har ingenting å gjøre med bevegelsesbanen og med vektoren v¯. Likevel avhenger begge de navngitte egenskapene til bevegelse av akselerasjon. Dette er fordi det til syvende og sist er akselerasjonsvektoren som bestemmer kroppens bane og hastighet.
For å forstå hvor akselerasjonen a¯ er rettet, bør man skrive ned Newtons andre lov. I velkjent form ser det slik ut:
F¯=ma¯.
Equality sier at to vektorer (F¯ og a¯) er relatert til hverandre gjennom en numerisk konstant (m). Det er kjent fra egenskapene til vektorer at multiplikasjon med et positivt tall ikke endrer retningen til vektoren. Med andre ord er akselerasjonen alltid rettet mot virkningen av den totale kraften F¯ på kroppen.
Mengden som vurderes er målt i meter per kvadratsekund. Jordens gravitasjonskraft nær overflaten gir for eksempel legemer en akselerasjon på 9,81 m/s2, det vil si at hastigheten til et fritt fallende legeme i luftløst rom øker med 9,81 m/s hvert sekund.
Konseptet med jevnt akselerert bevegelse
Formelen for å bestemme akselerasjon i det generelle tilfellet ble skrevet ovenfor. Imidlertid er det i praksis ofte nødvendig å løse problemer for den såk alte jevnt akselererte bevegelsen. Det forstås som en slik bevegelse av legemer der deres tangentielle akselerasjonskomponent er en konstant verdi. Vi understreker viktigheten av konstanten til tangentialen, og ikke den normale komponenten av akselerasjon.
Total akselerasjon av kroppen i prosessen med krumlinjet bevegelse kan representeres som to komponenter. Tangentialkomponenten beskriver endringen i hastighetsmodulen. Normalkomponenten er alltid rettet vinkelrett på banen. Den endrer ikke hastighetsmodulen, men den endrer vektoren.
Nedenfor vil vi dekke spørsmålet angående akselerasjonskomponenten mer detaljert.
Bevegelse jevnt akselerert i en rett linje
Siden hastighetsvektoren ikke endres når man beveger seg i en rett linje av kroppen, er den normale akselerasjonen null. Dette betyr at den totale akselerasjonen utelukkende dannes av den tangentielle komponenten. Definisjonen av akselerasjon under jevnt akselerert bevegelse utføres i henhold til følgende formler:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Disse tre ligningene er de grunnleggende uttrykkene for kinematikk. Her er v0 hastigheten som kroppen hadde før akselerasjonen. Det kalles initial. Verdien S er banen som kroppen har gått langs en rett bane i løpet av tiden t.
Uansett hvilken verdi av tid vi setter inn i noen av disse ligningene, vil vi alltid få den samme akselerasjonen a, siden den ikke endres under den betraktede typen bevegelse.
Raskt spinn
Å bevege seg rundt en sirkel med akselerasjon er en ganske vanlig type bevegelse innen teknologi. For å forstå dette er det nok å huske rotasjonen av akslene,skiver, hjul, lagre. For å bestemme akselerasjonen til et legeme under jevnt akselerert bevegelse i en sirkel, brukes ofte ikke lineære størrelser, men kantete. Vinkelakselerasjon, for eksempel, er definert som følger:
α=dω/dt.
Verdien av α uttrykkes i radianer for hvert sekund i kvadrat. Denne akselerasjonen med den tangentielle komponenten av mengden a er relatert som følger:
α=at/r.
Siden α er konstant under jevnt akselerert rotasjon, øker den tangentielle akselerasjonen at i direkte proporsjon med økende rotasjonsradius r.
Hvis α=0, er det bare normal akselerasjon som ikke er null under rotasjon. Denne bevegelsen kalles imidlertid jevnt variabel eller jevn rotasjon, ikke jevnt akselerert.
