Este accelerația rata de schimbare a vitezei?

Aceasta face parte dintr-o serie despre concepții greșite comune.

Este adevărat sau fals?

Accelerația este rata de schimbare a vitezei.

De ce unii oameni spun că este adevărat: Gândiți-vă la accelerarea într-o mașină: când apăsați accelerația, accelerați, iar când apăsați frâna, încetiniți. Accelerația este în general asociată cu o schimbare a vitezei.

De ce unii oameni spun că este falsă: În fizică, direcția contează. Dacă direcția mișcării se schimbă, aceasta ar putea fi considerată și ea accelerație, chiar dacă viteza rămâne constantă.

Afirmația este falsă \color{#D61F06}{\textbf{false}}false.

Explicație:

Accelerarea este definită ca rata de schimbare a vitezei. Viteza este un vector, ceea ce înseamnă că ea conține o mărime (o valoare numerică) și o direcție. Astfel, viteza poate fi modificată fie prin modificarea vitezei, fie prin modificarea direcției de mișcare (sau ambele). Prin urmare, este posibil ca viteza să fie constantă, dar viteza să se schimbe pentru că direcția se schimbă. În acest caz, accelerația va fi diferită de zero și va fi egală cu rata de variație a vitezei.

Este o concepție generală greșită că rata de variație a vitezei este egală cu mărimea ratei de variație a vitezei. Totuși, acest lucru nu este adevărat în toate cazurile. Să luăm în considerare mișcarea circulară uniformă: în cazul unei mișcări circulare uniforme, particula se deplasează pe o traiectorie circulară cu viteză uniformă. Viteza rămâne constantă, dar direcția de mișcare se schimbă continuu. Din cauza schimbării direcției de mișcare, accelerația este diferită de zero. Această accelerație este spre centrul cercului și este cunoscută sub numele de accelerație centripetă.

În general, accelerația poate fi rezolvată în două componente. O componentă, care este paralelă cu viteza, este cunoscută sub numele de accelerație tangențială. Această componentă modifică viteza particulei și este egală cu rata de variație a vitezei. Cealaltă componentă a accelerației, care este perpendiculară pe viteză, este cunoscută ca accelerație normală. Această componentă este responsabilă pentru schimbarea direcției vitezei.

Velocitatea este rata de variație a deplasării, în timp ce viteza este rata de variație a distanței. Cu alte cuvinte, viteza este rata de variație a celei mai scurte distanțe parcurse de un corp de la poziția finală la poziția inițială, în timp ce viteza este rata de variație a lungimii totale a traiectoriei parcurse de un anumit corp.

Întrebare: Ce se poate spune despre accelerația unei particule care se deplasează pe o traiectorie în zig-zag cu viteză constantă?
Răspuns: Accelerația particulei trebuie să fie diferită de zero, deoarece particula își schimbă direcția. Cu toate acestea, componenta tangențială a accelerației este zero, deoarece viteza rămâne constantă.

Întrebare: Dacă atât viteza, cât și direcția se schimbă, atunci este posibil ca accelerația să fie zero?
Răspuns: Nu. Dacă viteza se schimbă, atunci accelerația tangențială este diferită de zero. Dacă direcția de mișcare se schimbă, atunci accelerația normală este diferită de zero. Rezultatul acestor două accelerații nu poate fi niciodată zero, deoarece ele sunt perpendiculare una pe cealaltă.