本文解释了物理学中的向心加速度(或法向加速度)是什么。同样,您将了解如何计算向心加速度以及解决练习以更好地理解这个概念。
什么是向心加速度(或法向加速度)?
向心加速度,也称为法向加速度或径向加速度,是导致描述圆周运动的物体速度方向发生变化的加速度。向心加速度垂直于运动物体的速度并指向圆周运动的中心。
因此,向心加速度是引起圆周运动的运动物体的加速度的矢量分量。因为如果物体没有向心加速度,物体就会继续沿直线运动,因此不会旋转。
通常,向心加速度由符号ac表示,但也可以使用符号an (对于法向加速度)或at (对于径向加速度)。
切向加速度 (a t ) 和向心加速度 (a c ) 是描述非均匀圆周运动的移动体加速度的两个矢量分量。切向加速度与圆周运动路径相切,而向心加速度则指向圆周路径的中心。下面我们就详细看看切向加速度和向心加速度有什么区别。
简而言之,如果物体进行圆周运动,则意味着它具有向心加速度,因为它是改变速度方向的加速度分量,因此也是物体进行曲线运动的原因。
向心加速度公式
在匀速圆周运动中,向心加速度(或法向加速度)等于切向速度的平方除以轨迹半径。向心加速度也可以通过将角速度的平方乘以轨迹半径来计算。
因此,向心加速度(或法向加速度)的计算公式为:
金子:
向心加速度(或法向加速度)以长度单位除以时间单位的平方来表示。因此,国际单位制(SI)中向心加速度的单位是米除以秒平方(m/s 2 )。
向心加速度计算示例
现在我们知道了向心加速度的定义及其公式是什么,让我们看一个具体的例子来说明如何计算这种类型的加速度。
- 移动体进行匀速圆周运动,角速度为 2 rad/s,曲率半径为 6 m。移动体的向心加速度是多少?
为了找到向心加速度,我们需要使用上一节中解释的公式:
所以我们将数据代入公式并计算向心加速度:
向心加速度和切向加速度
在本节中,我们将看到向心加速度和切向加速度之间的区别,因为它们是执行圆周运动的物体的加速度的两个固有分量。
切向加速度是与圆周运动的轨迹相切的加速度,并且是执行圆周运动的物体的切向速度变化的原因。
向心加速度和切向加速度之间的区别在于,向心加速度改变了描述圆周运动的运动物体的速度方向,而切向加速度改变了运动速度的大小。 。
此外,切向加速度与圆形路径相切,而向心加速度则指向圆形路径的中心。因此,向心加速度和切向加速度是垂直的。
请记住,在匀速圆周运动中,移动体具有向心加速度,因为它改变方向,但是,它没有切向加速度,因为角速度是恒定的,因此切向速度的幅度也是恒定的。
向心加速度和向心力
向心力是作用在做圆周运动的物体上并指向圆周路径中心的力。因此,向心力是导致物体改变方向并描述曲线运动的力。
向心力是根据向心加速度计算出来的,更准确地说,向心力的模数等于向心加速度乘以运动物体的质量。
金子:
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是向心力。
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是做圆周运动的物体的质量。
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是向心加速度(或法向加速度)。
向心力矢量与向心加速度矢量具有相同的方向和方向,因此其方向垂直于切向速度,其方向朝向圆形路径的中心。
向心加速度和离心加速度
最后,我们将看到向心加速度与离心加速度有何不同,因为它们经常被混淆并且是两种不同类型的加速度。
离心加速度是一种虚构的加速度,在研究物体从旋转参考系的运动时出现。
向心加速度和离心加速度之间的区别在于,向心加速度是物体做圆周运动时发生的真实加速度,而离心加速度是旋转系统参考中使用的虚拟加速度。