加速度(物理)

本文解释了物理学中的加速度是什么。因此,您将了解加速度在物理学中的含义、如何计算物体的加速度、加速度的示例以及与加速度相关的其他物理概念。

什么是加速度?

加速度是表示单位时间内物体速度变化的量。在物理学中,加速度被定义为速度增加与时间增加的比率。

加速度可能是由于速度大小及其方向的变化造成的。因此,加速物体意味着它移动得更快或改变方向。

例如,如果移动物体的加速度为1 m/s 2 ,这意味着物体每秒移动速度会加快1 m/s。因此,如果在时间 t=5 s 时,其速度为 3 m/s,则在时间 t=6 s 时,其速度为 4 m/s。

加速度

请记住,加速度是一个矢量,因此在物理学中它由矢量表示。这意味着加速度具有意义和方向:

  • 如果加速度的方向和方向与速度相同,物体就会越走越快。
  • 如果加速度与速度方向相同但方向相反,则物体的速度会越来越慢,直至停止甚至倒退。
  • 如果加速度的方向与速度的方向不同,物体就会改变方向。

一般来说,在物理学中,加速度的符号是字母a。

加速度公式

加速度等于速度变化 (Δv) 除以时间变化 (Δt)。因此,在物理学中,要计算物体的加速度,必须将最终速度和初始速度之间的差除以最终瞬间和初始瞬间之间的差(a = Δv/Δt)。

因此,物理学中计算加速度的公式如下:

加速度公式

金子:

  • a

    是加速度。

  • \Delta v

    是速度增量。

  • \Delta t

    是时间变化。

  • v_f

    是最终速度。

  • v_i

    是初速度。

  • t_f

    是最后时刻了。

  • t_i

    是初始时刻。

加速度以速度单位除以时间单位来表示。因此,国际单位制(SI)中的加速度单位是米除以秒的平方(m/s 2 )。

移动设备的加速度值必须解释如下:

  • a>0 :如果加速度为正,则表示速度随时间增加。
  • a<0 :如果加速度为负,则表示速度随时间减小。
  • a=0 :如果加速度为零,则意味着速度随时间恒定。
参见:速度公式

加速示例

现在我们知道了加速度的定义及其公式是什么,让我们看一下日常生活中加速度值的几个例子,以更好地理解这个概念。

  • 载客电梯的加速度:1 m/s 2
  • 骑自行车者的加速度:1.7 m/s 2
  • 赛车加速度:8-9 m/s 2
  • 重力加速度:9.81 m/s 2
  • 打开降落伞时制动加速度:30 m/s 2
  • 航天器发射加速度:40-60 m/s 2
  • 内燃机活塞加速度:300 m/s 2

平均加速度和瞬时加速度

在本节中,我们将看到平均加速度和瞬时加速度之间的区别,因为它们是物理学中经常使用的两种不同类型的加速度。

平均加速度是移动体在整个路径中以恒定加速度移动时所行进的加速度。平均加速度是通过速度变化除以经过的时间间隔来计算的。

a_m=\cfrac{\Delta v}{\Delta t}=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}

另一方面,瞬时加速度是物体在特定时刻所具有的加速度,因此物体的瞬时加速度在每一时刻都可能发生变化。从数学上讲,瞬时加速度定义为时间间隔接近零时平均加速度的极限:

\displaystyle \vv{a_i}=\lim_{\Delta t\to 0}\vv{a_m}=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta \vv{v_i}}{\ Delta t}=\frac{d\vv{v_i}}{dt}

加速度的内在成分

然后我们将了解加速度的固有分量是什么以及每个矢量分量的目的是什么。

加速度由两个固有分量组成:切向加速度 ( at ) 和法向加速度 (a c )。

  • 切向加速度(或线性加速度) :这是修改速度模块的加速度分量。切向加速度与移动体的轨迹相切。
  • 向心加速度(或法向加速度) :这是改变速度方向的加速度分量。向心加速度垂直于运动物体的速度。
切向加速度和向心加速度

因此,加速度的幅值等于其固有分量平方和的平方根:

|\vv{a}|=\sqrt{a_t^2+a_c^2}

例如,描述非均匀圆周运动的物体同时表现出切向加速度和向心加速度,因为它的速度改变了模数和方向。

请参阅:什么是圆周运动?

加速度和力量

最后,我们将了解加速度和力之间的关系,因为它们是数学上相关的两个物理概念。

施加到物体上的力等于物体的质量乘以该物体所经历的加速度。

F=m\cdot a

简而言之,力和加速度成正比关系。因此,物体的加速度越大,施加在其上的力就越大。

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