Il movimento è una delle caratteristiche principali del mondo in cui viviamo. È noto dalla fisica che tutti i corpi e le particelle di cui sono composti si muovono costantemente nello spazio anche a temperatura zero assoluta. In questo articolo considereremo la definizione di accelerazione come un'importante caratteristica cinematica del movimento meccanico in fisica.
Di che taglia stiamo parlando?
Secondo la definizione, l'accelerazione è una quantità che consente di descrivere quantitativamente il processo di modifica della velocità nel tempo. Matematicamente, l'accelerazione è calcolata come segue:
a¯=re¯/dt.
Questa formula per determinare l'accelerazione descrive il cosiddetto valore istantaneo a¯. Per calcolare l'accelerazione media, dovresti prendere il rapporto tra la differenza di velocità e un periodo di tempo più lungo.
Il valore a¯ è un vettore. Se la velocità è diretta lungo la tangente alla traiettoria considerata del corpo, l'accelerazione può esserediretto in modo del tutto casuale. Non ha nulla a che vedere con la traiettoria del movimento e con il vettore v¯. Tuttavia, entrambe le caratteristiche denominate del movimento dipendono dall'accelerazione. Questo perché, in definitiva, è il vettore di accelerazione che determina la traiettoria e la velocità del corpo.
Per capire dove è diretta l'accelerazione a¯, si dovrebbe scrivere la seconda legge di Newton. Nella forma ben nota, si presenta così:
Fa¯=ma¯.
L'uguaglianza dice che due vettori (F¯ e a¯) sono correlati tra loro attraverso una costante numerica (m). È noto dalle proprietà dei vettori che la moltiplicazione per un numero positivo non cambia la direzione del vettore. In altre parole, l'accelerazione è sempre diretta verso l'azione della forza totale F¯ sul corpo.
La quantità in esame è misurata in metri al secondo quadrato. Ad esempio, la forza gravitazionale della Terra vicino alla sua superficie impartisce ai corpi un'accelerazione di 9,81 m/s2, ovvero la velocità di un corpo in caduta libera nello spazio senz'aria aumenta di 9,81 m/s ogni secondo.
Il concetto di moto uniformemente accelerato
La formula per determinare l'accelerazione nel caso generale è stata scritta sopra. Tuttavia, in pratica è spesso necessario risolvere problemi per il cosiddetto moto uniformemente accelerato. Si intende come tale movimento di corpi in cui la loro componente tangenziale di accelerazione è un valore costante. Sottolineiamo l'importanza della costanza della tangenziale, e non la normale componente dell'accelerazione.
L'accelerazione totale del corpo nel processo di moto curvilineo può essere rappresentata come due componenti. La componente tangenziale descrive la variazione del modulo di velocità. La componente normale è sempre diretta perpendicolarmente alla traiettoria. Non cambia il modulo di velocità, ma cambia il suo vettore.
Di seguito, tratteremo la domanda relativa alla componente di accelerazione in modo più dettagliato.
Movimento uniformemente accelerato in linea retta
Poiché il vettore velocità non cambia quando ci si muove in linea retta del corpo, l'accelerazione normale è zero. Ciò significa che l'accelerazione totale è formata esclusivamente dalla componente tangenziale. La definizione dell'accelerazione durante un moto uniformemente accelerato viene effettuata secondo le seguenti formule:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Queste tre equazioni sono le espressioni di base della cinematica. Qui v0 è la velocità che il corpo aveva prima dell'accelerazione. Si chiama iniziale. Il valore S è il percorso percorso dal corpo lungo una traiettoria rettilinea durante il tempo t.
Qualunque sia il valore del tempo t che sostituiamo in una qualsiasi di queste equazioni, otterremo sempre la stessa accelerazione a, poiché non cambia durante il tipo di movimento considerato.
Giro veloce
Muoversi in cerchio con accelerazione è un tipo di movimento abbastanza comune nella tecnologia. Per capirlo basta ricordare la rotazione degli alberi,dischi, ruote, cuscinetti. Per determinare l'accelerazione di un corpo durante un movimento uniformemente accelerato in un cerchio, vengono spesso utilizzate quantità non lineari, ma angolari. L'accelerazione angolare, ad esempio, è definita come segue:
α=dω/dt.
Il valore di α è espresso in radianti per ogni secondo al quadrato. Questa accelerazione con la componente tangenziale della quantità a è correlata come segue:
α=at/r.
Poiché α è costante durante la rotazione uniformemente accelerata, l'accelerazione tangenziale at aumenta in proporzione diretta all'aumentare del raggio di rotazione r.
Se α=0, allora c'è solo un'accelerazione normale diversa da zero durante la rotazione. Tuttavia, questo movimento è chiamato rotazione uniformemente variabile o uniforme, non uniformemente accelerata.
