Gibanje je ena glavnih značilnosti sveta, v katerem živimo. Iz fizike je znano, da se vsa telesa in delci, iz katerih so sestavljena, nenehno gibljejo v prostoru tudi pri temperaturah absolutne nič. V tem članku bomo obravnavali definicijo pospeška kot pomembne kinematične značilnosti mehanskega gibanja v fiziki.
O kateri velikosti govorimo?
V skladu z definicijo je pospešek količina, ki omogoča kvantitativno opisovanje procesa spreminjanja hitrosti s časom. Matematično se pospešek izračuna na naslednji način:
a¯=dv¯/dt.
Ta formula za določanje pospeška opisuje tako imenovano trenutno vrednost a¯. Za izračun povprečnega pospeška morate vzeti razmerje med razliko v hitrostih in daljšim časovnim obdobjem.
Vrednost a¯ je vektor. Če je hitrost usmerjena vzdolž tangente na obravnavano trajektorijo telesa, je lahko pospešekusmerjeno na povsem naključen način. Nima nobene zveze s trajektorijo gibanja in z vektorjem v¯. Kljub temu sta obe imenovani značilnosti gibanja odvisni od pospeška. To je zato, ker je na koncu vektor pospeška tisti, ki določa pot in hitrost telesa.
Da bi razumeli, kam je usmerjen pospešek a¯, bi morali zapisati Newtonov drugi zakon. V dobro znani obliki izgleda takole:
F¯=ma¯.
Enakost pravi, da sta dva vektorja (F¯ in a¯) med seboj povezana s številčno konstanto (m). Iz lastnosti vektorjev je znano, da množenje s pozitivnim številom ne spremeni smeri vektorja. Z drugimi besedami, pospešek je vedno usmerjen proti delovanju celotne sile F¯ na telo.
Upoštevana količina se meri v metrih na kvadratno sekundo. Na primer, gravitacijska sila Zemlje v bližini njene površine daje telesom pospešek 9,81 m/s2, to pomeni, da se hitrost prosto padajočega telesa v brezzračnem prostoru poveča za 9,81 m/s vsako sekundo.
Koncept enakomerno pospešenega gibanja
Formula za določanje pospeška v splošnem primeru je bila zapisana zgoraj. Vendar je v praksi pogosto treba reševati probleme za tako imenovano enakomerno pospešeno gibanje. Razume se kot takšno gibanje teles, pri katerem je njihova tangencialna komponenta pospeška konstantna vrednost. Poudarjamo pomen konstantnosti tangencialne in ne normalne komponente pospeška.
Popolni pospešek telesa v procesu krivolinijskega gibanja lahko predstavimo kot dve komponenti. Tangencialna komponenta opisuje spremembo modula hitrosti. Normalna komponenta je vedno usmerjena pravokotno na trajektorijo. Ne spremeni modula hitrosti, vendar spremeni svoj vektor.
Spodaj bomo podrobneje obravnavali vprašanje v zvezi s komponento pospeška.
Gibanje enakomerno pospešeno v ravni črti
Ker se vektor hitrosti ne spremeni pri premiku telesa v ravni črti, je normalni pospešek nič. To pomeni, da skupni pospešek tvori izključno tangencialna komponenta. Opredelitev pospeška med enakomerno pospešenim gibanjem se izvede po naslednjih formulah:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Te tri enačbe so osnovni izrazi kinematike. Tukaj je v0 hitrost, ki jo je imelo telo pred pospeškom. Imenuje se začetni. Vrednost S je pot, ki jo telo prepotuje po ravni poti v času t.
Ne glede na vrednost časa t, ki jo nadomestimo v katero koli od teh enačb, bomo vedno dobili enak pospešek a, saj se med obravnavano vrsto gibanja ne spremeni.
Hitro vrtenje
Premikanje po krogu s pospeškom je dokaj pogosta vrsta gibanja v tehnologiji. Da bi to razumeli, je dovolj, da se spomnimo vrtenja gredi,diski, kolesa, ležaji. Za določitev pospeška telesa med enakomerno pospešenim gibanjem v krogu se pogosto uporabljajo ne linearne količine, ampak kotne. Kotni pospešek je na primer opredeljen kot sledi:
α=dω/dt.
Vrednost α je izražena v radianih za vsako sekundo na kvadrat. Ta pospešek s tangencialno komponento količine a je povezan na naslednji način:
α=at/r.
Ker je α konstanten med enakomerno pospešenim vrtenjem, se tangencialni pospešek at povečuje premo sorazmerno z naraščajočim polmerom vrtenja r.
Če je α=0, je med vrtenjem samo normalni pospešek, ki ni ničelni. Vendar se to gibanje imenuje enakomerno spremenljivo ali enakomerno vrtenje, ki ni enakomerno pospešeno.
