Zawartość
Przyspieszenie liniowe to szybkość zmiany prędkości w danym okresie czasu poruszającego się w jednym kierunku. Jest to bardzo podstawowe pojęcie w fizyce i jest częścią mechaniki klasycznej - specyficznej dziedziny fizyki, która zajmuje się prawami ruchu obiektów nieatomowych (ruch i zachowanie cząstek atomowych opisano w mechanice kwantowej). Najprostszym przykładem codziennego przyspieszenia liniowego jest samochód, który stale przyspiesza wzdłuż prostej drogi.
Warunki i pojęcia
Prędkość jest definiowana jako szybkość zmiany położenia poruszającego się obiektu w pewnym okresie czasu. W Międzynarodowym Systemie Jednostek (SI) jest on mierzony w metrach na sekundę lub m / s. „Liczniki” opisują zmianę pozycji lub odległości, a „sekundy” to jednostka czasu. Poruszający się obiekt, który pokonuje największą odległość dla każdej jednostki czasu, porusza się szybciej lub ma większą prędkość. Mówi się, że poruszający się obiekt przyspiesza, gdy zmienia się jego prędkość. Przyspieszenie mierzone jest w metrach na sekundę do kwadratu lub m / s². Samochód przyspieszający z prędkością 15 m / s² zwiększa prędkość z prędkością 15 metrów na sekundę co sekundę.
Nieporozumienia
W zwykłym codziennym języku często używamy słów prędkość i prędkość obojętnie. Ale w fizyce prędkość jest klasyfikowana jako wielkość wektorowa, podczas gdy prędkość jest wielkością skalarną. Różnica polega na tym, że ilość wektora zawiera opis kierunku. Dlatego „10 m / s na północ” jest miarą prędkości, podczas gdy „10 m / s” jest miarą prędkości. Przyspieszenie jest również wielkością wektorową i przy przyspieszaniu liniowym obiekt musi się poruszać, poruszając się w jednym kierunku.
Przyspieszenie stosowane w fizyce niekoniecznie oznacza wzrost prędkości. Definicja „tempa zmian” obejmuje również zmniejszenie ilości. Wtedy przyspieszenie może być liczbą ujemną. Pomiar „-10 m / s²” oznacza, że poruszający się obiekt zwalnia z prędkością 10 m / s przez co drugi ruch.
Obliczanie
Pojęcie przyspieszenia jest częścią drugiej zasady ruchu Newtona, która mówi, że siła działająca na obiekt jest równa jego masie pomnożonej przez jego przyspieszenie. Wyraża się to w równaniu F = m. a; gdzie „F” jest symbolem siły, „m” dla masy i „a” dla przyspieszenia. Jeśli siła działająca na obiekt i jego masę jest znana, jego przyspieszenie można określić dzieląc siłę przez masę: a = F / m.
Innym sposobem obliczenia przyspieszenia jest przyjęcie różnicy prędkości i podzielenie przez różnicę czasu: a = dv / dt, gdzie „dv” to różnica prędkości ”(v2 - v1) i„ dt ” Na przykład, jeśli samochód w spoczynku zaczyna się poruszać i osiąga prędkość 20 m / s w ciągu 10 sekund, jego przyspieszenie wynosi 2 m / s² (20 metrów na sekundę - 0 metrów na sekundę / 10 sekund - 0 sekund).
Ruch kołowy
Przyspieszenie liniowe ma zastosowanie tylko w kontekście ruchu liniowego, który jest ruchem wzdłuż linii prostej. Ale przedmioty mogą również poruszać się i przyspieszać w inny sposób. Ponieważ przyspieszenie mierzy zmiany prędkości, a prędkość obejmuje kierunek, zmiana kierunku nazywana jest również przyspieszeniem. Na przykład, jeśli samochód stale poruszający się z prędkością 20 m / s na prostej drodze nagle wpada w zakręt, ten samochód przyspiesza, gdy porusza się wzdłuż krzywej, nawet jeśli jego prędkość się nie zmienia. Przyspieszenie odczuwane przez kierowcę nazywa się „przyspieszeniem kołowym”.
Aplikacja
Jako część podstawowego prawa fizyki, zasada przyspieszenia liniowego jest stosowana w wielu dziedzinach, od inżynierii po astronomię. Godnym uwagi przykładem jest maszyna używana przez Narodową Administrację Kosmiczną i Aeronautyczną (NASA), nazywana aparatem do pomiaru masy liniowego przyspieszenia przestrzeni lub SLAMMD. Ta maszyna służy do pomiaru masy astronautów na orbicie. Jego ukrytą zasadą jest drugie prawo ruchu Newtona, ale tym razem masa jest określana przez podzielenie siły przez przyspieszenie: m = F / a.