Selitämme, mitä kiihtyvyys on ja mitä kaavoja sen laskemiseen käytetään. Myös sen ero nopeuteen ja esimerkkejä.
Mitä on kiihtyvyys?
Kappaleen kiihtyvyys on suure, joka kertoo, miten kappaleen nopeus muuttuu aikayksikössä. Koska nopeus on vektorisuure (eli sillä on suunta), myös kiihtyvyys on vektorisuure. Se esitetään yleensä merkillä a, ja sen mittayksikkö kansainvälisessä järjestelmässä on m/s2 (metriä sekunnissa neliö).
Kiihtyvyys käsitteenä on peräisin Isaac Newtonin (klassisen mekaniikan perustaja) mekaniikkatutkimuksista, joissa väitetään, että kappale säilyttää tasaisen suoraviivaisen liikkeensä (MRU), elleivät siihen vaikuta kiihtyvyyteen johtavat voimat.
Nämä voimat voivat tuottaa kiihtyvyyksiä, jotka saavat kappaleet kasvattamaan nopeuttaan tai pienentämään nopeuttaan. On tärkeää huomata, että vektoreiden kanssa työskenneltäessä on tärkeää määritellä suunnat. Jos esimerkiksi itä määritellään positiiviseksi liikesuunnaksi, positiivinen kiihtyvyys merkitsee aina nopeuden kasvua. Negatiivinen kiihtyvyys voi kuitenkin merkitä nopeuden pienenemistä itään päin tai nopeuden kasvamista länteen päin.
Jos kappaleen kiihtyvyys muuttuu tietyn ajanjakson aikana, voidaan laskea niin sanottu ”keskimääräinen kiihtyvyys”, joka on niiden kiihtyvyyksien keskiarvo, jotka se on kokenut tuon ajanjakson aikana.
Katso myös: Kinematiikka
Kiihtyvyyden kaava
Klassisessa mekaniikassa kiihtyvyys ymmärretään kappaleen nopeuden vaihteluna ajan suhteen. Matemaattisesti tämä kirjoitetaan seuraavasti: a = dv / dt, missä a on kiihtyvyys, dv nopeuksien erotus ja dt aika, jolloin kiihtyvyys tapahtuu.
Tarkemmin sanottuna dv ja dt määritellään seuraavasti:
- dv = vf – vi, missä vf on loppunopeus ja vi on liikkuvan alkunopeus. Tämä ero osoittaa kiihtyvyyden suunnan.
- dt = tf – ti, missä tf on liikkeen loppuaika ja ti alkuaika. Ellei toisin määrätä, alkuajaksi otetaan yleensä 0 sekuntia.
Toisaalta massaltaan (m) olevaan kappaleeseen kohdistuvan voiman (F) ja sen saaman kiihtyvyyden (a) välillä on verrannollinen suhde. Kaava, joka kuvaa tätä suhdetta, on Newtonin toinen laki:
- F = m.a josta seuraa, että a = F / m
Nopeus ja kiihtyvyys
Nopeus ja kiihtyvyys ovat kaksi eri käsitettä. Nopeus ilmaisee matkan, jonka kappale kulkee aikayksikössä (siksi sen yksikkö on esimerkiksi m/s), kun taas kiihtyvyys on tuon nopeuden vaihtelu aikayksikössä (siksi sen yksikkö on esimerkiksi m/s2).
Hyödyllistä: Valon nopeus
Esimerkkejä kiihtyvyydestä
- Miljardipallo kiihtyy, kun sitä lyödään keihäällä. Kun tiedämme viulun aiheuttaman voiman ja pallon massan, saamme sen kiihtyvyyden.
- Jos tiedämme junan nopeuden juuri ennen kuin se alkaa jarruttaa ja ajan, joka kuluu sen nopeuden nollaamiseen, voimme laskea sen hidastuvuuden (negatiivisen kiihtyvyyden).
- Kappale heitetään parvekkeelta (tällöin sen alun perin käyttämä nopeus on nolla), ja se putoaa painovoiman vuoksi kasvavalla vauhdilla alaspäin, kunnes se saavuttaa maksimiarvonsa maassa. Jos tämä loppunopeus ja putoamiseen kuluva aika tunnetaan, saadaan kiihtyvyys (joka on painovoiman kiihtyvyys).
Viimeksi muokattu: 16. heinäkuuta 2020. Kuinka siteerata: ”Acceleration”. Kirjoittaja: María Estela Raffino. Kotoisin: Argentiina. To: Concepto.de. Saatavilla osoitteessa: https://concepto.de/aceleracion/. Käytetty: 25. maaliskuuta 2021.