În fizică, accelerația este rata de schimbare a vitezei unui obiect în raport cu timpul. Accelerația unui obiect este rezultatul net al oricărei forțe care acționează asupra obiectului, așa cum este descris de a doua lege a lui Newton. Unitatea SI pentru accelerație este metru pe secundă la pătrat (m s-2). Accelerațiile sunt cantități vectoriale (au magnitudine și direcție) și se adună în conformitate cu legea paralelogramului. Ca vector, forța netă calculată este egală cu produsul masei obiectului (o cantitate scalară) și accelerația sa.
De exemplu, atunci când o mașină pornește din repaus (viteză relativă zero) și călătorește în linie dreaptă la viteze crescătoare, aceasta accelerează în direcția de deplasare. Dacă mașina se rotește, are loc o accelerare spre noua direcție. În acest exemplu, putem numi accelerația înainte a mașinii o „accelerație liniară” pe care pasagerii din mașină o pot experimenta ca o forță care îi împinge înapoi în locurile lor. Când schimbăm direcția, s-ar putea numi această „accelerație neliniară”, unde pasagerii ar putea să sufere o forță laterală. Dacă viteza autovehiculului scade, aceasta este o accelerație în direcția opusă direcției vehiculului, denumită uneori decelerație. Pasagerii pot prezenta decelerație ca o forță care îi împinge în față. Din punct de vedere matematic, nu există o formulă separată pentru decelerație: ambele sunt modificări ale vitezei. Fiecare dintre aceste accelerații (liniară, neliniară, decelerație) poate fi resimțită de călători, până când viteza și direcția lor se potrivesc cu cea a mașinii.
Definiție și proprietăți
(Cantități cinematice ale unei particule clasice: masa m, poziția r, viteza v, accelerația a.)
Accelerația medie
(Accelerația este viteza de schimbare a vitezei. În orice punct pe o traiectorie, magnitudinea accelerației este dată de viteza de schimbare a vitezei atât în magnitudine, cât și în direcția respectivă. Accelerația la momentul t este limita intervalului de timp Δt → 0 a lui Δv/Δt. )
Accelerația medie a unui obiect pe o perioadă de timp este schimbarea vitezei sale (Δv) împărțită la durata perioadei (Δt). Matematic,
a = Δv/Δt.
Accelerația instantanee
(De jos în sus: o funcție de accelerație a(t), integrarea accelerației fiind funcția de viteză v(t), iar integrala vitezei este funcția de distanță s(t).)
Accelerația instantanee este limita accelerației medii pe un interval infinitezimal de timp. În termeni de calcul, accelerația instantanee este derivata vectorului viteză în raport cu timpul:
a = limΔt→0 Δv/Δt = dv/dt
(Aici și în altă parte, dacă mișcarea este în linie dreaptă, cantitățile vectoriale pot fi înlocuite de scalari în ecuații.)
Se poate observa că integrala funcției de accelerație a(t) este funcția de viteză v(t); adică zona sub curba graficului de accelerație vs. timp (a vs. t) corespunde vitezei.
v = ∫ a dt
Deoarece accelerația este definită ca derivată a vitezei, v, în raport cu timpul t și viteza este definită ca derivată a poziției, x, în raport cu timpul, accelerația poate fi considerată a fi cea de-a doua derivată a lui x în raport cu t:
a = dv/dt = d2x/dt2
Unități
Accelerația are dimensiunile vitezei (L/T) împărțite la timp, adică L.T-2. Unitatea de accelerație SI este metru pe secundă la pătrat (m s-2); sau „metru pe secundă pe secundă”, deoarece viteza în metri pe secundă se modifică cu valoarea accelerației, în fiecare secundă.
Alte forme
Un obiect care se mișcă circular, cum ar fi un satelit care orbitează Pământul, accelerează din cauza schimbării direcției de mișcare, deși viteza sa poate fi constantă. În acest caz se spune că trece prin accelerare centripetală (îndreptată spre centru).
Accelerația proprie, accelerarea unui corp în raport cu o stare de cădere liberă, este măsurată printr-un instrument numit un accelerometru.
În mecanica clasică, pentru un corp cu masa constantă, accelerația (vector) a centrului de masă al corpului este proporțională cu vectorul de forță net (adică suma tuturor forțelor) care acționează asupra acestuia (a doua lege a lui Newton):
F = m a → a = F / m
unde F este forța netă care acționează asupra corpului, m este masa corpului, iar a este accelerația centrului de masă. Pe măsură ce vitezele tind spre viteza luminii, efectele relativiste devin din ce în ce mai mari.
Lasă un răspuns