A gyorsulás a sebesség változásának mértéke?

Ez egy sorozat része a gyakori tévhitekről.

Ez igaz vagy hamis?

A gyorsulás a sebesség változásának mértéke.

Miért mondják egyesek, hogy igaz: Gondolj a gyorsításra egy autóban: amikor a gázt nyomod, gyorsulsz, amikor a féket, lassulsz. A gyorsítás általában a sebesség változásával jár együtt.

Miért mondják egyesek, hogy hamis: A fizikában az irány számít. Ha a mozgás iránya megváltozik, az is gyorsulásnak tekinthető, még akkor is, ha a sebesség állandó marad.

Az állítás hamis \color{#D61F06}{\textbf{hamis}}}hamis.

Magyarázat:

A gyorsulást a sebesség változásának mértékeként határozzuk meg. A sebesség egy vektor, ami azt jelenti, hogy tartalmaz egy nagyságrendet (számértéket) és egy irányt. A sebesség tehát vagy a sebesség, vagy a mozgás irányának megváltoztatásával (vagy mindkettővel) változtatható. Ezért lehetséges, hogy a sebesség állandó, de a sebesség változik, mert az irány változik. Ebben az esetben a gyorsulás nem nulla és egyenlő lesz a sebesség változásának mértékével.

Az általános tévhit, hogy a sebesség változásának mértéke egyenlő a sebesség változásának mértékével. Ez azonban nem minden esetben igaz. Tekintsük az egyenletes körmozgást: Egyenletes körmozgás esetén a részecske egyenletes sebességgel halad körpályán. A sebesség állandó marad, de a mozgás iránya folyamatosan változik. A mozgásirány változása miatt a gyorsulás nem nulla. Ez a gyorsulás a kör középpontja felé irányul, és centripetális gyorsulásnak nevezzük.

A gyorsulás általában két összetevőre bontható. Az egyik komponenst, amely a sebességgel párhuzamos, érintőleges gyorsulásnak nevezzük. Ez a komponens megváltoztatja a részecske sebességét, és egyenlő a sebességváltozás mértékével. A gyorsulás másik komponensét, amely merőleges a sebességre, normál gyorsulásnak nevezzük. Ez a komponens felelős a sebesség irányának megváltoztatásáért.

A sebesség az elmozdulás változásának mértéke, míg a sebesség a távolság változásának mértéke. Más szóval, a sebesség a test által a véghelyzetből a kiindulási helyzetbe megtett legrövidebb távolság változásának mértéke, míg a sebesség az adott test által megtett út teljes hosszának változásának mértéke.

Kérdés: Mit lehet mondani egy cikk-cakkos pályán állandó sebességgel haladó részecske gyorsulásáról?
Válasz:
Válaszolj! A részecske gyorsulásának nem lehet nulla, mivel a részecske irányt változtat. A gyorsulás érintőleges komponense azonban nulla, mivel a sebesség állandó marad.

Kérdés: Ha a sebesség és az irány is változik, akkor lehetséges, hogy a gyorsulás nulla legyen?
Válasz:
Válaszolj! Nem. Ha a sebesség változik, akkor az érintőleges gyorsulás nem nulla. Ha a mozgás iránya változik, akkor a normál gyorsulás nem nulla. E két gyorsulás eredménye soha nem lehet nulla, mivel egymásra merőlegesek.