Beweging is een van die hoofkenmerke van die wêreld waarin ons leef. Dit is bekend uit fisika dat alle liggame en die deeltjies waaruit hulle saamgestel is voortdurend in die ruimte beweeg selfs by absolute nul temperature. In hierdie artikel sal ons die definisie van versnelling as 'n belangrike kinematiese eienskap van meganiese beweging in fisika beskou.
Van watter grootte praat ons?
Volgens die definisie is versnelling 'n hoeveelheid wat jou toelaat om die proses van verandering van spoed met tyd kwantitatief te beskryf. Wiskundig word versnelling soos volg bereken:
a¯=dv¯/dt.
Hierdie formule vir die bepaling van versnelling beskryf die sogenaamde oombliklike waarde a¯. Om die gemiddelde versnelling te bereken, moet jy die verhouding van die verskil in spoed na 'n langer tydperk neem.
Die waarde a¯ is 'n vektor. As die snelheid langs die raaklyn aan die beskoude baan van die liggaam gerig is, dan kan die versnelling weesop 'n heeltemal willekeurige manier gerig. Dit het niks te doen met die trajek van beweging en met die vektor v¯ nie. Nietemin hang beide genoemde kenmerke van beweging af van versnelling. Dit is omdat dit uiteindelik die versnellingsvektor is wat die baan en spoed van die liggaam bepaal.
Om te verstaan waarheen die versnelling a¯ gerig is, moet 'n mens Newton se tweede wet neerskryf. In die bekende vorm lyk dit so:
F¯=ma¯.
Equality sê dat twee vektore (F¯ en a¯) aan mekaar verwant is deur 'n numeriese konstante (m). Dit is bekend uit die eienskappe van vektore dat vermenigvuldiging met 'n positiewe getal nie die rigting van die vektor verander nie. Met ander woorde, die versnelling is altyd gerig op die werking van die totale krag F¯ op die liggaam.
Die hoeveelheid wat oorweeg word, word in meter per vierkante sekonde gemeet. Byvoorbeeld, die gravitasiekrag van die Aarde naby sy oppervlak verleen aan liggame 'n versnelling van 9,81 m/s2, dit wil sê, die spoed van 'n vryvallende liggaam in luglose ruimte neem toe met 9,81 m/s elke sekonde.
Die konsep van eenvormige versnelde beweging
Die formule vir die bepaling van versnelling in die algemene geval is hierbo geskryf. In die praktyk is dit egter dikwels nodig om probleme vir die sogenaamde eenvormig versnelde beweging op te los. Dit word verstaan as so 'n beweging van liggame waarin hul tangensiële komponent van versnelling 'n konstante waarde is. Ons beklemtoon die belangrikheid van die konstantheid van die tangensiaal, en nie die normale komponent van versnelling nie.
Totale versnelling van die liggaam in die proses van kromlynige beweging kan as twee komponente voorgestel word. Die tangensiële komponent beskryf die verandering in die snelheidsmodulus. Die normale komponent is altyd loodreg op die trajek gerig. Dit verander nie die spoedmodulus nie, maar dit verander wel sy vektor.
Hieronder sal ons die vraag rakende die versnellingskomponent in meer besonderhede dek.
Beweging eenvormig versnel in 'n reguit lyn
Aangesien die snelheidsvektor nie verander wanneer dit in 'n reguit lyn van die liggaam beweeg nie, is die normale versnelling nul. Dit beteken dat die totale versnelling uitsluitlik deur die tangensiële komponent gevorm word. Die definisie van versnelling tydens eenvormig versnelde beweging word volgens die volgende formules uitgevoer:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Hierdie drie vergelykings is die basiese uitdrukkings van kinematika. Hier is v0 die spoed wat die liggaam voor die versnelling gehad het. Dit word aanvanklike genoem. Die waarde S is die pad wat die liggaam langs 'n reguit trajek gereis het gedurende die tyd t.
Wat ook al die waarde van tyd t ons in enige van hierdie vergelykings vervang, ons sal altyd dieselfde versnelling a kry, aangesien dit nie verander tydens die oorweegde tipe beweging nie.
Vinnige draai
Om 'n sirkel met versnelling te beweeg is 'n redelik algemene tipe beweging in tegnologie. Om dit te verstaan, is dit genoeg om die rotasie van die asse te onthou,skywe, wiele, laers. Om die versnelling van 'n liggaam tydens eenvormig versnelde beweging in 'n sirkel te bepaal, word nie lineêre hoeveelhede dikwels gebruik nie, maar hoekiges. Hoekversnelling word byvoorbeeld soos volg gedefinieer:
α=dω/dt.
Die waarde van α word uitgedruk in radiale vir elke sekondekwadraat. Hierdie versnelling met die tangensiële komponent van die hoeveelheid a word soos volg verwant:
α=at/r.
Aangesien α konstant is tydens eenvormig versnelde rotasie, neem die tangensiële versnelling at toe in direkte verhouding met toenemende rotasieradius r.
As α=0, dan is daar slegs nie-nul normale versnelling tydens rotasie. Hierdie beweging word egter eenvormig veranderlike of eenvormige rotasie genoem, nie eenvormig versnel nie.
