Tämä on osa sarjaa yleisimmistä väärinkäsityksistä.
Onko tämä totta vai väärin?
Kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus.
Miksi jotkut sanovat, että se on totta: Ajattele kiihdyttämistä autolla: kun painat kaasua, kiihdytät, ja kun painat jarrua, hidastat. Kiihtyvyys liittyy yleensä nopeuden muutokseen.
Miksi jotkut sanovat sen olevan väärin: Fysiikassa suunnalla on merkitystä. Jos liikkeen suunta muuttuu, sitäkin voidaan pitää kiihtyvyytenä, vaikka nopeus pysyisi vakiona.
Väite on väärä \color{#D61F06}{\textbf{false}}}Väärin.
Selitys:
Kiihtyvyydellä tarkoitetaan nopeuden muutosnopeutta. Nopeus on vektori, mikä tarkoittaa, että se sisältää suuruuden (lukuarvon) ja suunnan. Nopeutta voidaan siis muuttaa joko muuttamalla nopeutta tai muuttamalla liikkeen suuntaa (tai molempia). Siksi voi olla mahdollista, että nopeus on vakio, mutta nopeus muuttuu, koska suunta muuttuu. Tällöin kiihtyvyys on nollasta poikkeava ja yhtä suuri kuin nopeuden muutosnopeus.
On yleinen väärinkäsitys, että nopeuden muutosnopeus on yhtä suuri kuin nopeuden muutosnopeuden suuruus. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa kaikissa tapauksissa. Tarkastellaan tasaista ympyräliikettä: Tasaisen ympyräliikkeen tapauksessa hiukkanen liikkuu ympyräradalla tasaisella nopeudella. Nopeus pysyy vakiona, mutta liikkeen suunta muuttuu jatkuvasti. Liikesuunnan muutoksesta johtuen kiihtyvyys on nollasta poikkeava. Tämä kiihtyvyys suuntautuu kohti ympyrän keskipistettä, ja sitä kutsutaan sentripetaaliseksi kiihtyvyydeksi.
Yleisesti kiihtyvyys voidaan jakaa kahteen komponenttiin. Toinen komponentti, joka on nopeuden suuntainen, tunnetaan tangentiaalisena kiihtyvyytenä. Tämä komponentti muuttaa hiukkasen nopeutta ja on yhtä suuri kuin nopeuden muutosnopeus. Kiihtyvyyden toinen komponentti, joka on kohtisuorassa nopeuteen nähden, tunnetaan normaalikiihtyvyytenä. Tämä komponentti vastaa nopeuden suunnan muuttumisesta.
Nopeus on siirtymän muutosnopeus, kun taas nopeus on matkan muutosnopeus. Toisin sanoen nopeus on sen lyhimmän matkan muutosnopeus, jonka kappale liikkuu loppusijoituksesta alkuasentoon, kun taas nopeus on tietyn kappaleen kulkeman matkan kokonaispituuden muutosnopeus.
Katso lisäkeskusteluja\color{#3D99F6}{\text{See Further Discussions}}}See Further DiscussionsQuery: Mitä voidaan sanoa siksak-polkua vakionopeudella kulkevan hiukkasen kiihtyvyydestä? Hiukkasen kiihtyvyyden täytyy olla nollasta poikkeava, koska hiukkanen muuttaa suuntaansa. Kiihtyvyyden tangentiaalinen komponentti on kuitenkin nolla, koska nopeus pysyy vakiona.
Kysymys: Jos sekä nopeus että suunta muuttuvat, niin onko mahdollista, että kiihtyvyys on nolla? Ei. Jos nopeus muuttuu, niin tangentiaalinen kiihtyvyys ei ole nolla. Jos liikkeen suunta muuttuu, niin normaalikiihtyvyys on nollasta poikkeava. Näiden kahden kiihtyvyyden tulos ei voi koskaan olla nolla, koska ne ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan.
Ainoastaan (a) ja (b) ovat oikein Ainoastaan (a), (b) ja (c) ovat oikein Ainoastaan (c) ja (d) ovat oikein Ainoastaan (c) ja (d) ovat oikein Kaikki vaihtoehdot ovat oikein
Hiukkanen liikkuu ympyränmuotoisella radalla vakionopeudella, jonka nopeus ei ole nolla. Mitkä seuraavista vaihtoehdoista ovat oikein?
(a) Hiukkasen kiihtyvyys on nolla.
(b) Nopeuden muutosnopeus on yhtä suuri kuin nopeuden muutosnopeuden suuruus.
(c) Hetkellinen nopeus on yhtä suuri kuin hetkellisen nopeuden suuruus.
(d) Nopeuden ja kiihtyvyyden välisen kulman on oltava 90∘90^\circ 90∘.
Katso myös
- Luettelo yleisimmistä väärinkäsityksistä
- Ympyräliikkeen dynamiikka
- Nopeus ja kiihtyvyys – Ongelmanratkaisu – Keskimääräinen