Je zrychlení mírou změny rychlosti?

Tato otázka je součástí seriálu o běžných mylných představách.

Je to pravda, nebo lež?

Zrychlení je míra změny rychlosti.

Proč někteří lidé tvrdí, že je to pravda: Představte si zrychlování v autě: když sešlápnete plyn, zrychlíte, a když sešlápnete brzdu, zpomalíte. Zrychlení je obecně spojeno se změnou rychlosti.

Proč někteří lidé říkají, že je to nepravda: Ve fyzice záleží na směru. Pokud se změní směr pohybu, může to být také považováno za zrychlení, i když rychlost zůstává konstantní.

Tvrzení je nepravdivé \color{#D61F06}{\textbf{nepravdivé}}.

Vysvětlení:

Zrychlení je definováno jako rychlost změny rychlosti. Rychlost je vektor, což znamená, že obsahuje velikost (číselnou hodnotu) a směr. Rychlost lze tedy měnit buď změnou rychlosti, nebo změnou směru pohybu (nebo obojím). Může se tedy stát, že rychlost je konstantní, ale rychlost se mění, protože se mění směr. V takovém případě bude zrychlení nenulové a rovné rychlosti změny rychlosti.

Je obecným omylem, že rychlost změny rychlosti je rovna velikosti rychlosti změny rychlosti. To však neplatí ve všech případech. Uvažujme rovnoměrný kruhový pohyb: V případě rovnoměrného kruhového pohybu se částice pohybuje po kruhové dráze rovnoměrnou rychlostí. Rychlost zůstává konstantní, ale směr pohybu se neustále mění. V důsledku změny směru pohybu je zrychlení nenulové. Toto zrychlení směřuje do středu kružnice a nazývá se dostředivé zrychlení.

Obecně lze zrychlení rozdělit na dvě složky. Jedna složka, která je rovnoběžná s rychlostí, je známá jako tečné zrychlení. Tato složka mění rychlost částice a je rovna rychlosti změny rychlosti. Druhá složka zrychlení, která je kolmá na rychlost, je známá jako normálové zrychlení. Tato složka odpovídá za změnu směru rychlosti.

Rychlost je rychlost změny přemístění, zatímco rychlost je rychlost změny vzdálenosti. Jinými slovy, rychlost je míra změny nejkratší vzdálenosti, kterou těleso urazilo z konečné polohy do výchozí polohy, zatímco rychlost je míra změny celkové délky dráhy, kterou určité těleso urazilo.

Dotaz: Co lze říci o zrychlení částice pohybující se klikatou dráhou konstantní rychlostí?
Odpověď: Zrychlení částice musí být nenulové, protože částice mění svůj směr. Tangenciální složka zrychlení je však nulová, protože rychlost zůstává konstantní.

Dotaz: Pokud se mění jak rychlost, tak směr, je možné, aby zrychlení bylo nulové?
Odpověď: Ne. Pokud se mění rychlost, pak je tangenciální zrychlení nenulové. Jestliže se mění směr pohybu, pak normálové zrychlení je nenulové. Výsledek těchto dvou zrychlení nemůže být nikdy nulový, protože jsou na sebe kolmá.