Ускорение определение в физике: Ошибка 403 — доступ запрещён

2. Сила и инерция . Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно

Некоторые уточнения по поводу ускорения

В повседневной речи ускорение означает увеличение скорости. С точки зрения физика это не всегда верно по двум главным причинам:

• Ускорение – это алгебраическая величина, то есть оно может быть положительным и отрицательным, в зависимости от того, увеличивается скорость или уменьшается. Физик никогда не скажет «замедление», для него речь идет об «отрицательном ускорении»… То есть машина, которая тормозит, испытывает ускорение!

• Еще важнее то, что скорость представляет собой вектор, то есть стрелку, направление которой указывает направление траектории (например, на север), а длина указывает величину скорости (например, 50 км/ч обозначается стрелкой длиной 50 мм).

Однако физик считает, что ускорение наступает тогда, когда меняется вектор скорости: то есть когда меняется скорость, но и когда меняется направление траектории.

Например, машина, которая поворачивает налево, испытывает ускорение, даже если ее скорость (50 км/ч) не меняется: зато меняется

направление вектора скорости.

Итак, необходимо запомнить два очень разных влияния ускорения:

• Если ускорение параллельно траектории, оно меняет скорость, но не направление машины. В этом случае ускорение называется тангенциальным (? рис. 1.5).

Рис. 1.5 – Векторы скорости и ускорения во время торможения.

Машина тормозит: с одной стороны стрелка вектора скорости v^?; становится все короче, с другой стороны тангенциальное ускорение a^?;_t направлено назад.

• Если ускорение перпендикулярно траектории движения, оно меняет направление машины, но не меняет ее скорость: в этом случае ускорение называют центростремительным (? 

рис. 1.6).

Конечно, может быть и так, что оба ускорения действуют одновременно, меняя скорость и направление.

Рис. 1.6 – Векторы скорости и ускорения во время поворота.

Машина поворачивает влево: с одной стороны вектор скорости v^?; все больше склоняется влево, с другой стороны вектор нормального ускорения a^?;_n направлен влево.

ВЕЛИЧИНА УСКОРЕНИЯ

Тангенциальное ускорение показывает изменение скорости за секунду: так, если скорость машины меняется за секунду с 30 м/с на 20 м/с, ее ускорение равно – 10 м/с? (потеря скорости составляет 10 м/с каждую секунду).

А как обстоит с центростремительным ускорением? Как можно его измерить, если скорость машины не меняется? В этом случае необходимо значение, указывающее на «размер изменения направления».

Предположим, что за одну секунду вектор скорости меняется с v^?;₁ на v^?;₂, меняя только направление (см. схему справа). Мы видим, что стрелка вектора описала дугу, длина которой и составляет величину ускорения (математика очень точно нам это демонстрирует).

Чем длиннее стрелки и больше угол между векторами, тем длиннее будет дуга.

Таким образом, центростремительное ускорение равно скорости, помноженной на изменение угла за единицу времени.

Испытание силы…

Действие окружающей среды

Снова возьмем наш объект, движущийся в инерциальной системе отсчета. Предположим, что это космический корабль, затерянный в безвоздушном межзвездном пространстве: то есть он является изолированным объектом, а его траектория равномерная и прямолинейная. А теперь представим, что он приближается к какой-то планете: его траектория искажается, несмотря на то что он не взаимодействует с планетой.

Если говорить в гораздо более широком смысле, мы наблюдаем, что малейшее материальное окружение искажает траекторию любого объекта. Это влияние может быть самым разным, например, стена жестко изменит нашу равномерную прямолинейную траекторию, если мы в нее врежемся. Если мы захотим пролететь по прямой линии с крыши одного дома на крышу другого, Земля может помешать нам проделать путь по прямолинейной траектории, заставив нас упасть.

Или если мы едем на велосипеде, а ветер встречный, воздух может сильно тормозить наше движение, заставляя нас терять равномерную скорость, и т. д.

Таким образом, во всех случаях наша прямолинейная равномерная траектория искажается под действием окружающей среды:

• она или перестает быть равномерной, то есть на нас действует тангенциальное ускорение;

• или же она перестает быть прямолинейной, то есть мы испытываем влияние нормального ускорения.

В обоих случаях возникает ускорение, которого не существовало бы, если бы мы были изолированным объектом.

Запомним: в инерциальной системе отсчета присутствие материальной окружающей среды приводит к ускорению рассматриваемого объекта.

Два важнейших параметра: сила и инерция

Чем больше ускорение, тем больше мы уклоняемся от первоначальной равномерной и прямолинейной траектории, то есть воздействие на нас окружающей среды будет «сильнее». Следовательно, сила, с которой на нас воздействует окружающая среда, измеряется относительно нашего ускорения.

Таким образом, действующую на нас силу мы можем считать равной нашему ускорению. Однако интуитивно понятно, что это не так, и это можно продемонстрировать на простом примере.

Предположим, что вас попросили толкнуть детскую коляску так, чтобы она переехала улицу: вы сможете это сделать без особых усилий. Чуть погодя вас просят помочь подтолкнуть заглохшую машину: вам будет очень трудно сдвинуть ее – то есть придать ей ускорение – в одиночку. Таким образом, мы видим, что одна и та же сила, направленная на два разных объекта, приводит к двум различным ускорениям.

Каждый объект, испытывающий ускорение, обладает присущим ему свойством, а именно инертностью, которая является способностью объекта сопротивляться всякому ускорению в заданном пространстве.

Напрашивается вывод: чем более крупным и тяжелым выглядит объект (например, машина), тем сложнее, кажется, придать ему ускорение, а следовательно, тем больше его инертность. Вот почему инертность еще называют инертной массой («инертная» от слова «инерция») и выражают ее в килограммах.

Подведем итог: в инерциальной системе отсчета ускорение объекта тем больше, чем меньше его инертная масса и чем больше сила воздействия окружающей среды. Таким образом, ускорение является следующим соотношением силы (связанной с окружающей средой) и инертной массы (присущей объекту): a^?; = F^?;/m (где a^?; – это ускорение, F^?; – сила, а 

m – инертная масса).

Записывают также и по-другому: (F^?; = ma^?😉 в инерциальной системе отсчета.

УТОЧНЕНИЯ ПО ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

До сих пор мы говорили об объектах, чья скорость была определена. Но как обстоит дело, к примеру, с вращающимся диском? Если нас интересует его центр, то в земной системе отсчета его скорость является нулевой. Если же нас интересует его поверхность, то она вращается с большой скоростью. По правде говоря, каждая точка диска имеет разную скорость и ускорение. Какая же сила приложена к этому объекту, если его ускорение в разных точках не является одинаковым?

Подобные вращающиеся объекты мы рассмотрим в главе 7. А пока ограничимся объектами, чья скорость и ускорение во всех точках одинаковы, то есть такими, которые находятся в поступательном движении, а не вращаются вокруг своей оси.

Та же проблема возникает, если объект деформируется (в каждой точке возникает разная скорость), и тем более если он распадается на две части. Например, так происходит с ракетой, теряющей сгоревшие газы по мере своего ускорения: газы, бывшие неотъемлемой частью ракеты, внезапно оказываются предоставленными самим себе и обретают собственную скорость.

Но подобные случаи, в общем, достаточно редки, и в дальнейшем повествовании мы с легкостью будем их избегать.

Это простое уравнение описывает дифференциальный закон механического движения, или второй закон Ньютона (см. врезку ниже). С тех пор в честь этого выдающегося ученого сила выражается в ньютонах: эту единицу измерения мы крайне редко используем в повседневной жизни, но для каждого физика она является основополагающей!

Заметим, что до сих пор мы не сказали ничего революционного: мы ограничились определением инерциальной системы отсчета и силы так, чтобы они наилучшим образом соответствовали интуитивному смыслу, имея при этом четко определенные рамки. Что касается инертной массы, мы чувствуем, что она тем или иным образом связана с весом объекта, однако пока что ограничимся тем, что речь идет о некоем загадочном свойстве, присущем каждому объекту.

СИЛА И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ

Сила, описанная во втором законе Ньютона, складывается из общего влияния окружающей среды. Но мы всегда ради интереса можем мысленно поделить эту силу на несколько составляющих.

Например, возьмем машину, которая движется по улице с ускорением. Поскольку она движется с ускорением, это значит, что на нее действует сила окружающей среды, направленная вперед. Мы можем разделить эту силу на четыре составляющих (см. схему ниже):

• сила тяги, которую создают мотор и колеса, направленная вперед;

• сила трения, которое создает воздух, направленная назад;

• вес машины, направленный вниз;

• сопротивление почвы, не дающее машине пройти сквозь нее, направленное вверх.

Эти четыре составляющих и создают силу F^?;, которая позволяет машине двигаться с определенным ускорением (F^?; = ma^?;), где F^?; – равнодействующая всех сил. В последующих главах мы более подробно остановимся на происхождении и выражении этих разных сил.

Настало время четко понять, как окружающая среда оказывает влияние на объекты, что приведет нас к описанию двух основополагающих сил Вселенной: силы притяжения и электромагнитной силы. Нам кажется, что повседневной жизнью управляет множество других сил (когда мы ударяемся о стену, на нас действует некая самостоятельная сила, не правда ли?): мы увидим, что все они являются следствием этих двух фундаментальных сил.

ПОНЯТИЕ «ЗАКОНА» В ФИЗИКЕ

При описании дифференциального закона механического движения мы впервые столкнулись с понятием «закон»: в дальнейшем мы познакомимся и с другими. Необходимо усвоить, что «физические законы» ни в коем случае не являются эмпирическими константами, универсальность которых можно было бы допустить. Чаще всего речь будет идти об отношениях, вводящих новую величину, которые верны по определению, по своей природе определенные законы не могут быть ложными.

Например, дифференциальный закон механического движения позволил ввести такое понятие, как «сила» и «инертная масса». Также мы увидим, что «первый закон термодинамики» всего лишь описывает понятие «полной энергии», придуманное физиками.

Таким образом, нам станет ясно, что физика вовсе не является объемным каталогом экспериментальных законов: вся классическая физика действительно сводится к выражению двух фундаментальных сил.

СЛЕДУЕТ ЗАПОМНИТЬ

• Понятие движения имеет смысл только по отношению к определенной характеристике, которую физики называют системой отсчета.

• В большинстве случаев нас интересует движение по отношению к поверхности земли: земная система отсчета.

• В инерциальной системе отсчета движение объекта по определению является равномерным и прямолинейным. Земную систему отсчета можно считать инерциальной, учитывая большинство видов движения в повседневной жизни.

• С точки зрения физика ускорение приводит к изменению вектора скорости, а значит, к изменению величины скорости и/или ее направления.

• Инертная масса оказывает сопротивление ускорению объекта в инерциальной системе отсчета в заданном пространстве.

• В инерциальной системе отсчета сила, с которой окружающая среда воздействует на твердый объект в поступательном движении, определяется как произведение ускорения объекта и его инертной массы.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

7 Facts You Should Know –

Давайте посмотрим на разницу между ускорением и замедлением.

Ускорение – это скорость изменения скорости в течение требуемого времени в положительном или отрицательном направлении, но что такое замедление? Когда объект замедляется во время своего движения, он замедляется. Итак, мы можем сказать, что при ускорении и замедлении скорость изменяется во времени, но в чем разница между ускорением и замедлением?

Ускорение против замедления

Ускорение	замедление
Скорость изменения вектора скорости объекта в направлении силы называется ускорением.	Ускорение, замедляющее движение, называется замедлением. Всегда противоположно направлению движения.
Это векторная величина, имеющая как величину, так и направление.	Замедление также является векторной величиной.
Ускорение может быть положительным и отрицательным.	Замедление также может быть положительным или отрицательным.
Когда объект ускоряется, он ускоряется.	Объект всегда замедляется, когда он замедляется.
Движущийся автомобиль ускоряется, когда увеличивает свою скорость.	Автомобиль начинает замедляться при наложении на него тормозов.

на первом изображении, Сначала точка ускоряется, а затем замедляется
Изображение предоставлено: П. Фраундорф, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, через Wikimedia Commons

Ускорение: Детальный анализ

Ускорение – это векторная величина. Когда тело меняет свою скорость, изменяя величину (скорость) или направление, оно ускоряется. . Единица ускорения в системе СИ – м / с.². Ускорение всегда соответствует приложенной к телу силе. Он может быть положительным или отрицательным. Положительное или отрицательное ускорение тела зависит от следующих двух факторов: 

1. система координат, используемая для описания движения 
2. погода ускоряется или замедляется

Чтобы узнать больше об отрицательном ускорении, см. Сообщение на отрицательное ускорение

Векторная форма ускорения

Мы знаем, что ускорение – это скорость изменения скорости во времени,

Если мы разрешим вектор скорости, т.е.           

    где

[latex]v_{x},v_{y},v_{z}, являются компонентами скорости вдоль x, y, z соответственно [/latex] и i, j, k являются единичными векторами в x, y, z -оси соответственно.

Тогда,

Мы можем узнать, среднее ускорение или мгновенное ускорение движущегося тела. Теперь, что такое среднее ускорение? А что такое быстрое ускорение?

 

Среднее ускорение

Представьте автомобиль, движущийся с непрерывно изменяющейся скоростью. Его среднее ускорение – это отношение общего изменения скорости во время движения к необходимому времени для завершения этого движения. Математически это представлено как,

где_птица – Среднее ускорение

v_f – конечная скорость

v_i – Начальная скорость

Мгновенное ускорение

Мгновенное ускорение – это ускорение в определенный момент времени во время движения. Математически это обозначается как,

замедление

Движущийся объект замедляется, теряя скорость, и скорость, с которой он теряет скорость, называется замедлением. Торможение всегда происходит в направлении, противоположном скорости движущегося объекта.. Единица замедления в системе СИ – м / с.². Следующие формулы дают величину замедления,

Следовательно,

 

                                  v- конечная скорость

                                  u- начальная скорость

                                   t- время движения

Здесь отрицательный знак указывает на то, что замедление противоположно к направлению ускорения.

Ускорение и замедление весной
Изображение предоставлено: Gonfer, CC BY-SA 1.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0, через Wikimedia Commons

Знак ускорения и замедления

Как мы обсуждали ранее, знак ускорения зависит от двух факторов, а именно от системы координат, выбранной для описания движения, и от того, ускоряется или замедляется объект. Замедление также зависит от этих двух факторов.

Чтобы понять это правильно, рассмотрим движение автомобиля в одном измерении. Мы можем разделить движение автомобиля на четыре случая; это следующие,

Case1-Автомобиль движется вперед и набирает скорость.

Поскольку транспортное средство ускоряется в прямом направлении, замедление равно нулю, а ускорение – в направлении скорости. В этом состоянии скорость и ускорение положительны.

Case2– Автомобиль движется в положительном направлении оси x и замедляется. 

Как известно, замедление всегда связано с замедлением движения. В этом случае автомобиль замедляется при движении в направлении + x. Сила трения отвечает за замедление автомобиля и действует в направлении оси x; следовательно, ускорение автомобиля также в направлении – x. Когда автомобиль замедляется, это означает, что автомобиль замедляется в отрицательном направлении оси x. Поэтому в данном случае можно сказать, что отрицательное ускорение и замедление – это одно и то же.

Case3– Автомобиль движется в отрицательном направлении оси X и замедляется.

В этом случае автомобиль замедляется, и его направление идет вдоль положительной оси абсцисс. Следовательно, замедление автомобиля положительное; это доказывает, что замедление может быть положительным.

Case4– Автомобиль движется в отрицательном направлении оси x и набирает скорость.

В этом случае автомобиль ускоряется в направлении –ve x, поэтому у него нет замедления. Поскольку направление движения отрицательное, ускорение автомобиля также отрицательное.

Следовательно, замедление и отрицательное ускорение не обязательно равны.

Решенные примеры разгона и замедления

Мужчина начинает идти по дороге со скоростью 0.5 м / с. Через 4 минуты его скорость составляет 2 м / с. Какое ускорение у этого человека во время движения?

Решение-

При заданной начальной скорости u = 0.5 м / с

                 Конечная скорость, v = 2 м / с

                     Время, t = 4 минуты = 4 × 60 = 240 сек.

Найти: ускорение человека

 Используя формулы для среднего ускорения, 

0.00625 м / с² это ускорение человека в движении.

Автомобиль движется с постоянной скоростью 40 км / ч из точки A и останавливается в точке B. Автомобиль завершает свое движение из точки A в точку B в течение 5 часов. Какое будет замедление автомобиля в км / час²?

Решение, 

Учитывая начальную скорость автомобиля u = 40 км / ч.

            Конечная скорость автомобиля, v = 0 км / ч

 Время завершения движения, t = 5 ч.

Найти: замедление автомобиля

Используя формулы замедления

Здесь отрицательный знак указывает направление замедления.

                         = – 8 км / час²

-8 км / ч² это замедление движущегося автомобиля.

Учебное пособие по равномерному ускорению | Inspirit

Инструменты для творчества скоро появятся, чтобы вдохновить!

Присоединяйтесь к списку рассылки, чтобы узнать, когда мы запустимся.

Физика

Общая физика

Одномерное движение

Учебное пособие по равномерному ускорению

Swati Talwar

HS-PS2-1

Как может происходить движение с постоянным ускорением?

Что такое равномерное ускорение

Мы все восхищались идеей бросания объекта с большой высоты и наблюдения за тем, как он ускоряется, пока не приземлится. Наше безумное поведение включает в себя ряд принципов физической науки. Объект, который мы подбрасываем, падает фактически свободно и, несмотря на встречающееся сопротивление воздуха, ускоряется на всем пути вниз. Рассмотрим понятие постоянного ускорения более подробно.

Ускорение и его виды

Любой процесс, при котором скорость изменяется, называется ускорением. Поскольку скорость — это и скорость, и направление, вы можете ускориться только одним из двух способов: изменить скорость или изменить направление — или и то, и другое. Ускорение — это векторная величина, которая описывается как скорость изменения скорости. Ускорение может быть положительным, отрицательным или нулевым в зависимости от скорости и ее направления.

В основном Равномерное ускорение, неравномерное ускорение и среднее ускорение — это три типа ускоренных движений.

Независимо от продолжительности периода времени неравномерно-ускоренное движение объекта не проходит одно и то же расстояние за равные промежутки времени.

Среднее ускорение за определенный интервал сопровождается изменением скорости за этот период.

Равномерное ускорение

Все мы знаем о концепции равномерного движения: говорят, что тело движется равномерно, если оно проходит одинаковое расстояние за одинаковое время. Теперь равномерно ускоренное движение означает, что объект или тело обладают __постоянным ускорением. __

Другими словами, определение равномерного ускорения может иметь место, когда объект движется в одном направлении, а его скорость изменяется со временем или интервалами и остается постоянной. Мяч, движущийся вниз по склону, и ребенок, кувыркающийся с горки, являются одними из распространенных примеров равномерного ускорения.

Можно использовать три уравнения равноускоренного движения:

• s= ut+1/2 a t2

• v= u+at

• И, v2= u2+2as

Где,

v – Конечная скорость

u – Начальная скорость

a – Ускорение

с – Расстояние

t – Интервал времени

График скорость-время для равномерного ускорения будет как- .

Характеристики равномерно ускоренного движения

• Положительное ускорение возникает, если направление ускорения и изменения скорости одинаковы.

• В то же время отрицательное ускорение, иногда называемое замедлением или замедлением, возникает, если направление ускорения и изменения скорости различны или противоположны.

• Положительное ускорение вызывает увеличение или уменьшение скорости объекта, а отрицательное ускорение вызывает замедление скорости объекта, поэтому его также называют замедлением.

###Summary

• Любой процесс, при котором скорость изменяется, называется ускорением.
• Главным образом, равномерное ускорение, неравномерное ускорение и среднее ускорение — это три типа ускоренных движений.
• Термин «равномерное ускорение» относится к движению, при котором объект движется по прямой линии с увеличением скорости через равные промежутки времени.

Часто задаваемые вопросы

1. Когда вы скажете, что тело находится в равномерном ускорении?

Тело находится в равномерном ускорении, когда оно движется в одном направлении, и его скорость не меняется со временем.

2. Что представляет собой график зависимости скорости от времени при равномерном ускорении?

При равномерном ускоренном движении график зависимости скорости от времени представляет собой прямую линию.

3. Что такое равноускоренное движение?

Термин «равномерное ускорение» относится к движению, при котором объект движется по прямой линии с увеличением скорости через равные промежутки времени.

Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Равномерное ускорение! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими учениками, такими же, как и вы! Не забудьте загрузить наше приложение, чтобы испытать наши веселые классы виртуальной реальности – мы обещаем, это делает учебу намного веселее!😎

Ускорение | Инжиниринг | Fandom

File:Acceleration. png

Ускорение — это скорость изменения скорости во времени, и в любой точке на графике v-t оно определяется градиентом касательной к этой точке

В физике ускорение (символ: a ) определяется как скорость изменения (или производная по времени) скорости. Таким образом, это векторная величина с размерностью длина/время². В единицах СИ это метр/секунда².

Ускорить объект означает изменить его скорость за определенный период времени. В этом строгом научном смысле ускорение может иметь положительные и отрицательные значения — соответственно называемые ускорением и замедлением (или запаздыванием) в просторечии — а также изменением направления. Ускорение технически определяется как «скорость изменения скорости объекта по отношению ко времени» и определяется уравнением

a = dvdt {\ displaystyle \ mathbf {a} = {d \ mathbf {v} \ over dt}}

, где

a — вектор ускорения

v — вектор скорости, выраженный в м/с

t — время, выраженное в секундах.

Это уравнение дает a единицы измерения м/(с·с) или м/с² (читается как «метры в секунду в секунду» или «метры в секунду в квадрате»).

Альтернативное уравнение:

где

ā – это среднее ускорение (м/с²)

U – это начальная скорость (м/с)

velocity

.

t интервал времени (с)

Поперечное ускорение (перпендикулярно скорости) вызывает изменение направления. Если оно постоянно по величине и изменяется по направлению со скоростью, мы получаем круговое движение. Для этого центростремительного ускорения имеем 9{2}\mathbf {r} }

Одна общепринятая единица ускорения равна г , а одна г является ускорением, вызванным гравитацией Земли на уровне моря на 45° широты (Париж), или около 9,81 м/с².

Ускоряющее ускорение или рывок — это скорость изменения ускорения объекта во времени. Однако на практике ускорение от ускоряющегося ускорения нельзя было бы различить, поскольку оно воспринималось бы просто как другой наклон ускоряющегося ускорения.

В классической механике ускорение

 связано с силой F {\ displaystyle F \}
и масса м {\ Displaystyle м \}
(предполагается постоянной) согласно второму закону Ньютона:
 

F=m⋅a{\displaystyle F=m\cdot a}

В силу своей инвариантности относительно преобразований Галилея ускорение является абсолютной величиной в классической механике.

Определив свою специальную теорию относительности, Альберт Эйнштейн понял, что силы, действующие на объекты, испытывающие постоянное ускорение, неотличимы от сил гравитационного поля, и, таким образом, определил общую теорию относительности (которая также разрешила, как эффекты гравитации могут быть ограничены скоростью света). , Но это уже другая история).

Ключевым моментом общей теории относительности является то, что она решает вопрос «почему только один объект чувствует себя ускоренным?» проблема, которая мучила философов и ученых со времен Ньютона (и заставила Ньютона поддерживать абсолютное пространство). Проще говоря, если вы запрыгиваете в свою машину и ускоряетесь, удаляясь от своего друга, вы можете сказать (с учетом вашей системы отсчета), что это ваш друг ускоряется от вас, хотя только вы чувствуете какую-либо силу. Это также является основой для популярного парадокса Близнецов, в котором спрашивается, почему только один близнец стареет, когда удаляется от своего брата со скоростью, близкой к скорости света, а затем возвращается, поскольку стареющий близнец может сказать, что двигался другой близнец.

В специальной теории относительности могут использоваться и эквивалентны только инерциальные системы отсчета (неускоренные системы отсчета); общая теория относительности считает все системы отсчета, даже ускоренные, эквивалентными. С изменяющейся скоростью ускоренные объекты существуют в искривленном пространстве (как и те, которые находятся в гравитационном поле). Следовательно, системы отсчета должны включать описание их локальной кривизны пространства-времени, чтобы считаться полными.