Étudiant le mouvement mécanique, la physique utilise diverses quantités pour décrire ses caractéristiques quantitatives. Elle est également nécessaire à l'application pratique des résultats obtenus. Dans l'article, nous examinerons ce qu'est l'accélération et quelles formules doivent être utilisées pour la calculer.
Détermination de la valeur par la vitesse
Commençons à révéler la question de ce qu'est l'accélération, en écrivant une expression mathématique qui découle de la définition de cette valeur. L'expression ressemble à ceci:
a¯=dv¯ / dt
Conformément à l'équation, il s'agit d'une caractéristique qui détermine numériquement la rapidité avec laquelle la vitesse d'un corps change dans le temps. Cette dernière étant une grandeur vectorielle, l'accélération caractérise son changement complet (module et direction).
Regardons de plus près. Si la vitesse est dirigée tangentiellement à la trajectoire au point étudié, alors le vecteur accélération s'affiche dans le sens de son évolution sur l'intervalle de temps sélectionné.
Il est commode d'utiliser l'égalité écrite si la fonction est connueVermont). Il suffit alors de trouver sa dérivée par rapport au temps. Ensuite, vous pouvez l'utiliser pour obtenir la fonction a(t).
Accélération et loi de Newton
Regardons maintenant ce que sont l'accélération et la force et comment elles sont liées. Pour des informations détaillées, vous devez écrire la deuxième loi de Newton sous la forme habituelle pour tout le monde:
F¯=ma¯
Cette expression signifie que l'accélération a¯ n'apparaît que lorsqu'un corps de masse m se déplace, lorsqu'il est affecté par une force non nulle F¯. Considérons plus loin. Puisque m, qui dans ce cas est une caractéristique de l'inertie, est une grandeur scalaire, la force et l'accélération sont dirigées dans la même direction. En fait, la masse n'est qu'un coefficient qui les relie.
Comprendre la formule écrite dans la pratique est facile. Si une force de 1 N agit sur un corps d'une masse de 1 kg, alors pour chaque seconde après le début du mouvement, le corps augmentera sa vitesse de 1 m/s, c'est-à-dire que son accélération sera égale à 1 m /s2.
La formule donnée dans ce paragraphe est fondamentale pour résoudre divers types de problèmes sur le mouvement mécanique des corps dans l'espace, y compris le mouvement de rotation. Dans ce dernier cas, un analogue de la deuxième loi de Newton est utilisé, appelé "l'équation des moments".
La loi de la gravitation universelle
Nous avons découvert ci-dessus que l'accélération des corps apparaît en raison de l'action de forces extérieures. L'un d'eux est l'interaction gravitationnelle. Cela fonctionne absolument entre n'importe quelobjets réels, cependant, il ne se manifeste qu'à l'échelle cosmique, lorsque les masses des corps sont énormes (planètes, étoiles, galaxies).
Au 17ème siècle, Isaac Newton, analysant un grand nombre de résultats d'observations expérimentales de corps cosmiques, est arrivé à l'expression mathématique suivante pour l'expression de la force d'interaction F entre les corps de masses m 1et m 2 qui sont r séparés:
F=Gm1 m2 / r2
Où G est la constante gravitationnelle.
La force F par rapport à notre Terre est appelée la force de gravité. La formule peut être obtenue en calculant la valeur suivante:
g=GM / R2
Où M et R sont respectivement la masse et le rayon de la planète. Si nous substituons ces valeurs, nous obtenons que g=9,81 m/s2. Conformément à la dimension, nous avons reçu une valeur appelée accélération de chute libre. Nous étudions la question plus en détail.
Sachant quelle est l'accélération de la chute g, on peut écrire la formule de la gravité:
F=mg
Cette expression répète exactement la deuxième loi de Newton, mais au lieu d'une accélération indéfinie a, la valeur g, qui est constante pour notre planète, est utilisée ici.
Quand un corps est au repos sur une surface, il exerce une force sur cette surface. Cette pression est appelée poids corporel. Pour clarifier, c'est le poids, et non la masse du corps, que l'on mesure quandon monte sur la balance. La formule pour sa détermination découle sans ambiguïté de la troisième loi de Newton et s'écrit:
P=mg
Rotation et accélération
La rotation des systèmes de corps rigides est décrite par d'autres grandeurs cinématiques que le mouvement de translation. L'une d'elles est l'accélération angulaire. Qu'est-ce que cela signifie en physique? L'expression suivante répondra à cette question:
α=dω / dt
Comme l'accélération linéaire, l'accélération angulaire caractérise un changement, non seulement de vitesse, mais d'une caractéristique angulaire similaire ω. La valeur de ω est mesurée en radians par seconde (rad/s), donc α est calculé en rad/s2.
Si l'accélération linéaire se produit en raison de l'action d'une force, alors l'accélération angulaire se produit en raison de sa quantité de mouvement. Ce fait se reflète dans l'équation du moment:
M=jeα
Où M et I sont respectivement le moment de force et le moment d'inertie.
Tâche
Après avoir pris connaissance de la question de savoir ce qu'est l'accélération, nous allons résoudre le problème de la consolidation du matériau considéré.
On sait qu'une voiture a augmenté sa vitesse de 20 à 80 km/h en 20 secondes. Quelle a été son accélération ?
On convertit d'abord km/h en m/s, on obtient:
20 km/h=201 000 / 3 600=5,556 m/s
80 km/h=801 000 / 3 600=22,222 m/s
Dans ce cas, au lieu du différentiel, la différence de vitesse doit être substituée dans la formule de détermination de l'accélération, c'est-à-dire:
a=(v2-v1) / t
En substituant les deux vitesses et le temps d'accélération connu dans l'égalité, nous obtenons la réponse: a ≈ 0,83 m/s2. Cette accélération est appelée la moyenne.
