Bevægelse er et af hovedtrækkene i den verden, vi lever i. Det er kendt fra fysikken, at alle legemer og de partikler, de er sammensat af, konstant bevæger sig i rummet selv ved absolutte nultemperaturer. I denne artikel vil vi overveje definitionen af acceleration som en vigtig kinematisk karakteristik af mekanisk bevægelse i fysik.
Hvilken størrelse taler vi om?
Ifølge definitionen er acceleration en størrelse, der giver dig mulighed for kvantitativt at beskrive processen med at ændre hastighed med tiden. Matematisk beregnes acceleration som følger:
a¯=dv¯/dt.
Denne formel til bestemmelse af acceleration beskriver den såkaldte øjeblikkelige værdi a¯. For at beregne den gennemsnitlige acceleration skal du tage forholdet mellem forskellen i hastigheder til en længere periode.
Værdien a¯ er en vektor. Hvis hastigheden er rettet langs tangenten til den betragtede bane af kroppen, så kan accelerationen væreinstrueret på en helt tilfældig måde. Det har intet at gøre med bevægelsesbanen og med vektoren v¯. Ikke desto mindre afhænger begge navngivne egenskaber ved bevægelse af acceleration. Dette skyldes, at det i sidste ende er accelerationsvektoren, der bestemmer kroppens bane og hastighed.
For at forstå, hvor accelerationen a¯ er rettet, bør man nedskrive Newtons anden lov. I den velkendte form ser det sådan ud:
F¯=ma¯.
Equality siger, at to vektorer (F¯ og a¯) er relateret til hinanden gennem en numerisk konstant (m). Det er kendt fra vektorers egenskaber, at multiplikation med et positivt tal ikke ændrer retningen af vektoren. Med andre ord er accelerationen altid rettet mod virkningen af den samlede kraft F¯ på kroppen.
Den betragtede mængde er målt i meter pr. kvadratsekund. Jordens tyngdekraft nær dens overflade giver f.eks. legemer en acceleration på 9,81 m/s2, det vil sige, at hastigheden af et frit faldende legeme i luftløst rum øges med 9,81 m/s hvert sekund.
Konceptet med ensartet accelereret bevægelse
Formlen til bestemmelse af acceleration i det generelle tilfælde blev skrevet ovenfor. Men i praksis er det ofte nødvendigt at løse problemer for den såkaldte ensartet accelererede bevægelse. Det forstås som en sådan bevægelse af legemer, hvor deres tangentielle komponent af acceleration er en konstant værdi. Vi understreger vigtigheden af tangentialets konstantitet og ikke den normale komponent af acceleration.
Total acceleration af kroppen i processen med krumlinjet bevægelse kan repræsenteres som to komponenter. Den tangentielle komponent beskriver ændringen i hastighedsmodulet. Normalkomponenten er altid rettet vinkelret på banen. Det ændrer ikke hastighedsmodulet, men det ændrer dets vektor.
Nedenfor vil vi dække spørgsmålet vedrørende accelerationskomponenten mere detaljeret.
Bevægelse ensartet accelereret i en lige linje
Da hastighedsvektoren ikke ændres ved bevægelse i en lige linje af kroppen, er den normale acceleration nul. Det betyder, at den samlede acceleration udelukkende dannes af den tangentielle komponent. Definitionen af acceleration under ensartet accelereret bevægelse udføres i henhold til følgende formler:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Disse tre ligninger er de grundlæggende udtryk for kinematik. Her er v0 den hastighed, som kroppen havde før accelerationen. Det kaldes initial. Værdien S er den sti, som kroppen tilbagelægger langs en lige bane i løbet af tiden t.
Uanset hvilken værdi af tid vi indsætter i nogen af disse ligninger, vil vi altid få den samme acceleration a, da den ikke ændrer sig under den betragtede type bevægelse.
hurtigt spin
At bevæge sig rundt i en cirkel med acceleration er en ret almindelig type bevægelse inden for teknologi. For at forstå dette er det nok at huske akslernes rotation,skiver, hjul, lejer. For at bestemme accelerationen af et legeme under ensartet accelereret bevægelse i en cirkel, bruges ofte ikke lineære størrelser, men vinkelstørrelser. Vinkelacceleration er for eksempel defineret som følger:
α=dω/dt.
Værdien af α er udtrykt i radianer for hver anden kvadrat. Denne acceleration med den tangentielle komponent af størrelsen a er relateret som følger:
α=at/r.
Da α er konstant under ensartet accelereret rotation, stiger tangentialaccelerationen at i direkte proportion med stigende rotationsradius r.
Hvis α=0, er der kun normal acceleration, der ikke er nul under rotation. Denne bevægelse kaldes dog ensartet variabel eller ensartet rotation, ikke ensartet accelereret.
