Obsah
Lineární zrychlení je rychlost změny rychlosti v daném časovém období objektu pohybujícího se v jednom směru. Jedná se o velmi základní pojem ve fyzice a je součástí klasické mechaniky - specifického oboru fyziky, který se zabývá zákony pohybu ne atomových objektů (pohyb a chování atomových částic je popsán v kvantové mechanice). Nejjednodušším příkladem každodenního lineárního zrychlení je auto, které se po rovné silnici neustále zrychluje.
Pojmy a pojmy
Rychlost je definována jako rychlost změny polohy pohybujícího se objektu v čase. V Mezinárodním systému jednotek (SI) se měří v metrech za sekundu nebo m / s. "Metry" popisuje změnu polohy nebo vzdálenosti a "sekundy" je jednotka času. Pohybující se objekt, který pokrývá většinu vzdálenosti pro každou jednotku času, se pohybuje rychleji nebo má vyšší rychlost. Řídí se, že pohybující se objekt urychlí, když se jeho rychlost změní. Zrychlení se měří v metrech za sekundu na druhou nebo m / s². Takže auto zrychlující na 15 m / s² zvyšuje svou rychlost rychlostí 15 metrů za sekundu každou sekundu, kterou se pohybuje.
Mylné představy
V běžném každodenním jazyce často používáme slova rychlost a rychlost lhostejně. Ale ve fyzice je rychlost klasifikována jako vektorová veličina, zatímco rychlost je skalární veličina. Rozdíl je v tom, že množství vektorů zahrnuje popis směru. Proto je "10 m / s sever" mírou rychlosti, zatímco "10 m / s" je mírou rychlosti. Také zrychlení je vektorová veličina a při lineárním zrychlení musí být objekt pohybován při pohybu v jednom směru.
Také zrychlení, jak se používá ve fyzice, neznamená nutně zvýšení rychlosti. Definice „míry změny“ zahrnuje také snížení množství. Zrychlení pak může být záporné číslo. Měření "-10 m / s²" znamená, že pohybující se objekt zpomaluje při 10 m / s při každém druhém pohybu.
Výpočet
Koncept zrychlení je součástí Newtonova druhého zákona pohybu, který říká, že síla působící na objekt se rovná jeho hmotnosti vynásobené jeho zrychlením. Je vyjádřena v rovnici F = m. a; kde "F" je symbol pro sílu, "m" pro hmotnost a "a" pro zrychlení. Pokud je známa síla působící na předmět a jeho hmotnost, může být jeho zrychlení určeno vydělením síly hmotností: a = F / m.
Další způsob, jak vypočítat zrychlení je vzít rozdíl ve rychlosti a rozdělit časovým rozdílem: a = dv / dt, kde "dv" je rozdíl ve rychlosti "(v2 - v1) a" dt " Pokud se například vozidlo v klidu začne pohybovat a dosáhne rychlosti 20 m / s za 10 sekund, pak by jeho zrychlení bylo 2 m / s² (20 metrů za sekundu - 0 metrů za sekundu / 10 sekund - 0 sekund).
Kruhový pohyb
Lineární zrychlení platí pouze v souvislosti s lineárním pohybem, kterým je pohyb podél přímky. Objekty se však mohou pohybovat a urychlovat i jinými způsoby. Protože zrychlení měří změny rychlosti a rychlost zahrnuje směr, změna směru se také nazývá zrychlení. Pokud například auto, které se na rovné silnici neustále pohybuje rychlostí 20 m / s, náhle vstoupí do křivky, toto auto zrychluje, jak se pohybuje po křivce, i když se jeho rychlost nemění. Zrychlení, které řidič cítí, se nazývá "kruhové zrychlení".
Aplikace
Jako součást základního fyzického zákona se princip lineárního zrychlení používá v mnoha oblastech, od inženýrství po astronomii. Pozoruhodným příkladem je stroj používaný Národní správou vesmíru a aeronautiky (NASA), nazvaný Linear Space Acceleration Mass Measurement Apparatus nebo SLAMMD. Tento stroj se používá k měření hmotnosti astronautů na oběžné dráze. Jeho implicitní princip je Newtonův druhý zákon pohybu, ale tentokrát je hmotnost určena dělením síly zrychlením: m = F / a.