Формулы ускорения в физике

Ускорение: сущность и виды

🤔 Определение

Ускорение — это физическая величина, показывающая, с какой интенсивностью происходит изменение скорости движения тела в пространстве

Охарактеризовать ускорение в физике, возможно благодаря конкретному примеру, Например, при подбрасывании предмета ввысь он достигает предельной высоты движения, а затем начнет лететь вниз, в противоположную сторону. В момент обратного движения наблюдается проявление такой физической величины, как ускорение — достигнув верхней точки, предмет начинает приближаться к земле. Стоит подметить, скорость этого движения постоянно неодинакова: тут прослеживается закономерное увеличение скорости по мере приближения к изначальному пункту отправки.

Фото: Ускорение в физике. Картинка сгенерирована ИИ Fusion Brain

Ученые-физики характеризуют ускорение как одну из производных величин скорости, ведь она привязана ко времени. В теоретической механике эта производная обладает вектором (направленностью движения) и демонстрирует изменение скорости тела при движении его в пространстве за конкретный промежуток времени. Исходя из этого, вытекает вывод, что чем меньше времени и чем больше расстояния было преодолено предметом, тем сильнее происходило ускорение.

Стоить отметить, что эта физическая величина бывает отрицательной. В качестве примера, когда наблюдается такая ситуация, берут процесс торможения машины: в момент нажатия на тормоз скорость транспорта начинает снижаться в течение определенного времени, пока автомобиль полностью не остановиться. Это поведение тела называется отрицательным ускорением, ведь вместо разгона транспорта происходило его торможение (это противоположные явления).

Ускорение сопровождает любое движущееся тело. Например, велосипедист, начавший постепенно разгоняться по асфальту, обладает равноускоренным движением, то есть увеличение его скорости происходит равномерно и по нарастающей. При встрече светофора он вынужден снизить скорость велосипеда до нуля, а потом возобновить движение. В момент торможения также наблюдается равномерное ускорение, но показатель в этом случае получает отрицательное значение. Таким образом, у тела отсутствует ускорение, пока оно покоится при скорости, равной нулю.

Разновидностей ускорения в физике существует несколько. Ниже будут рассмотрим самые главные величины:

Равномерное ускорение

Выше уже был представлен пример равномерного ускорения. Оно встречается при падении предмета с определенной высоты на землю. В отличие от остальных типов ускорения, эта разновидность имеет отличительные особенности. Прежде всего, данная величина характеризуется равномерным нарастанием скорости, которая увеличивается или уменьшается последовательно по мере прохождения через каждый отрезок времени.
Формула:

Неравномерное ускорение

Исходя из названия этого вида ускорения, вытекает вывод, что оно, в отличие от равномерного ускорения, является неравномерным. Под словом неравномерность подразумевается тот факт, что тело в момент ускорения преодолевает расстояние с учетом неравных промежутков времени. Это означает, что на отдельных промежутках движения объекта показатель скорости испытывает колебания. Неравномерность проявляется момент, когда на одном этапе времени тело набирает скорость, а на другом интенсивность ускорения (отрезок времени тот же) снижается или, наоборот, увеличивается.

Неравномерное ускорение характерно всем видам транспорта, независимо от среды, в которой происходит ускорение. В качестве примера подходит движение автобуса, автомобиля, вертолета, катера и т. д. Очевидно, перечисленные виды транспорта имеют способность к замедлению скорости и одновременному увеличению ее при желании. Это поведение ускорения называется неравномерным движением.
Формула:

Фото: Неравномерное ускорение автомобиля. Картинка сгенерирована ИИ Fusion Brain

Среднее ускорение

Среднее ускорение — это физическая величина, обладающая вектором и показывающая, какое происходило изменение скорости тела в пространстве за конкретный временной отрезок. Эту величину сравнивают со средней скоростью движения дела, ведь она работает по одинаковому принципу. Она находится при сложении показателей скорости, случившихся за промежутки времени, а затем делится на количество этих отрезков.

Узнать значение среднего ускорения получится у любого тела, движущегося в пространстве (при условии, что скорость на разных промежутках времени разная).
Формула:

Мгновенное ускорение

Мгновенное ускорение — особая разновидность ускорения тела, которая обладает моментальным действием. При измерении мгновенного ускорения берется промежуток времени, который по значению приближен к нулю. При осуществлении ускорения тело моментально оказывается в конкретной точке траектории. Оно характерно для любого движущегося предмета в пространстве.
Формула:

Формула и единица измерения ускорения

В физике существует базовая формула ускорения. Выглядит она так:

В международной системе единиц существует специальная единица измерения, характеризующая все разновидности ускорения. Она демонстрирует, на сколько метров в секунду произойдет движение тела в пространстве за промежуток времени, равный секунде. Таким образом, несложно догадаться, что физическая величина под названием ускорение измеряется в метрах за секунду в квадрате, а записывается это так: м/с2.

Принцип вычисления ускорения при движении по окружности

Если движение предмета происходит не по прямолинейной окружности, то ускорение меняется. Одновременно с этим изменение модуля скорости не произойдет, то есть величина остается положительной. При совокупности этих факторов вычисление ускорения тела в пространстве происходит благодаря принципу:

• Соблюдается изменение направления.
• Расчеты производятся при строгом соблюдении законов векторной математики.
• Находится разность между конечной и начальной скоростями.

Для осуществления правильных подсчетов с достоверным результатом при вышеописанных условиях, недостаточно иметь перечисленные знания. Одновременно нужно понимать:

• В физике существует понятие — тангенциальное ускорение. Оно представляет направление движения, происходящее по касательной к траектории направления. При равномерном движении по окружности тангенциальное ускорение равняется нулю.
• Наряду с тангенциальным, в физике широко используется центростремительное ускорение. Оно показывает, какое направление имеет движение предмета к центру и не бывает равным нулю.

Формула:

Фото: Ускорение тела при движении по окружности. Картинка сгенерирована ИИ Fusion Brain

Таким образом, для вычисления ускорения тела при движении по окружности нужно придерживаться описанных принципов.