Що таке прискорення?

Розглянемо більш детально, що таке прискорення в фізиці? Це повідомлення тілу додаткової швидкості за одиницю часу. У Міжнародній системі одиниць (СІ) за одиницю прискорення прийнято вважати кількість метрів, пройдених за секунду (м / с). Для позасистемної одиниці виміру Гал (Gal), яка застосовується в гравіметрії, прискорення дорівнює 1 см / с².

види прискорень

Що таке прискорення в формулах. Вид прискорення залежить від вектора руху тіла. У фізиці це може бути рух по прямій, по кривій лінії і по колу.

Якщо предмет рухається по прямій лінії, рух буде рівноприскореному, і на нього почнуть діяти лінійні прискорення. Формула для його обчислення (дивись формулу 1 на рис): a = dv / dt
У разі, якщо мова йде про рух тіла по колу, то прискорення буде складатися з двох частин (a = a_т+a_n): Тангенціального і нормального прискорення. Обидва вони характеризуються швидкістю руху предмета. Тангенціальне - зміною швидкості по модулю. Його напрямок йде по дотичній до траєкторії. Таке прискорення обчислюється за формулою (див. Формулу 2 на рис): a_t= D | v | / dt
Якщо ж швидкість руху предмета по колу постійна, прискорення називається доцентрові або нормальним. Вектор такого прискорення постійно спрямований до центру кола, а значення модуля одно (дивись формулу 3 на рис): | a (вектор) | = w²r = V²/ r
Коли швидкість тіла по колу різна, виникає кутове прискорення. Воно показує, як змінилася кутова швидкість за одиницю часу і так само (див. Формулу 4 на рис.): E (вектор) = dw (вектор) / dt
У фізиці також розглядаються варіанти, коли тіло рухається по колу, але при цьому наближається або віддаляється від центру. У цьому випадку на предмет діють прискорення Коріоліса.Когда тіло рухається по кривій лінії, вектор його прискорення буде обчислюватися за формулою (див. Формулу 5 на рис): a (вектор) = a_TT + a_nn (вектор) + a_bb (вектор) = dv / dtT + v²/ Rn (вектор) + a_bb (вектор), в якій:

v - швидкість
T (вектор) - одиничний дотичний до траєкторії вектор, що йде уздовж швидкості (дотичний орт)
n (вектор) - орт головної нормалі щодо траєкторії, який визначається як одиничний вектор у напрямку dT (вектор) / dl
b (вектор) - орт бинормали щодо траєкторії
R - радіус кривизни траєкторії

При цьому бинормальной прискорення a_bb (вектор) завжди дорівнює нулю. Тому кінцева формула виглядає так (див. Формулу 6 на рис): a (вектор) = a_TT + a_nn (вектор) + a_bb (вектор) = dv / dtT + v²/ Rn (вектор)

Що таке прискорення вільного падіння?

Прискоренням вільного падіння (позначається літерою g) називається прискорення, яке надається предмету в вакуумі силою тяжіння. Згідно з другим законом Ньютона, таке прискорення дорівнює силі тяжіння, яка впливає на об`єкт одиничної маси.

На поверхні нашої планети значенням g прийнято називати 9,80665 або 10 м / с?. Для обчислення реального g на поверхні Землі потрібно буде врахувати деякі фактори. Наприклад, широту і час доби. Так що значення істинного g може бути від 9,780 м / с? До 9,832 м / с? На полюсах. Для його обчислення застосовують емпіричну формулу (див. Формулу 7 на рис), в якій - широта місцевості, а h - відстань над рівнем моря, виражене в метрах.

Формула для обчислення g

Справа в тому, що таке прискорення вільного падіння складається з гравітаційного і відцентрового прискорення. Зразкове значення гравітаційного можна підрахувати, представляючи Землю однорідним шаром з масою M, і обчислюючи прискорення на протязі її радіусу R (формула 8 на рис, де G - гравітаційна стала величина зі значенням 6,6742 · 10^-11 м с^-2кг^-1).

Якщо використовувати цю формулу для обчислення гравітаційного прискорення на поверхні нашої планети (маса М = 5,9736 · 10²⁴ кг, радіус R = 6,371 · 10⁶ м), вийде формула 9 на рис, проте дане значення умовно збігається з тим, що таке швидкість, прискорення в конкретному місці. Невідповідності пояснюються кількома факторами:

Відцентровим прискоренням, що мають місце в системі відліку обертання планети
Тим, що планета Земля не кулястої форми
Тим, що наша планета неоднорідна

Прилади для вимірювання прискорення

Прискорення прийнято вимірювати акселерометром. Але він обчислює не саме прискорення, а силу реакції опори, яка виникає при прискореному русі. Такі ж сили опору з`являються і в полі тяжіння, тому акселерометром можна вимірювати і гравітацію.

Є ще один прилад для вимірювання прискорення - акселерограф. Він обчислює і графічно фіксує значення прискорення поступального і обертального руху.