Le mouvement est l'une des principales caractéristiques du monde dans lequel nous vivons. Il est connu de la physique que tous les corps et les particules qui les composent se déplacent constamment dans l'espace même à des températures nulles absolues. Dans cet article, nous considérerons la définition de l'accélération comme une caractéristique cinématique importante du mouvement mécanique en physique.
De quelle taille parlons-nous ?
Selon la définition, l'accélération est une quantité qui vous permet de décrire quantitativement le processus de changement de vitesse avec le temps. Mathématiquement, l'accélération est calculée comme suit:
a¯=dv¯/dt.
Cette formule de détermination de l'accélération décrit la valeur dite instantanée a¯. Pour calculer l'accélération moyenne, vous devez prendre le rapport de la différence de vitesse sur une période plus longue.
La valeur a¯ est un vecteur. Si la vitesse est dirigée le long de la tangente à la trajectoire considérée du corps, alors l'accélération peut êtredirigée de manière totalement aléatoire. Cela n'a rien à voir avec la trajectoire du mouvement et avec le vecteur v¯. Néanmoins, les deux caractéristiques nommées du mouvement dépendent de l'accélération. En effet, c'est finalement le vecteur accélération qui détermine la trajectoire et la vitesse du corps.
Pour comprendre où l'accélération a¯ est dirigée, il faut écrire la deuxième loi de Newton. Sous la forme bien connue, cela ressemble à ceci:
F¯=ma¯.
L'égalité dit que deux vecteurs (F¯ et a¯) sont liés l'un à l'autre par une constante numérique (m). On sait d'après les propriétés des vecteurs que la multiplication par un nombre positif ne change pas la direction du vecteur. Autrement dit, l'accélération est toujours dirigée vers l'action de la force totale F¯ sur le corps.
La quantité considérée est mesurée en mètres par seconde carrée. Par exemple, la force gravitationnelle de la Terre près de sa surface confère aux corps une accélération de 9,81 m/s2, c'est-à-dire que la vitesse d'un corps en chute libre dans un espace sans air augmente de 9,81 m/s chaque seconde.
Le concept de mouvement uniformément accéléré
La formule pour déterminer l'accélération dans le cas général a été écrite ci-dessus. Cependant, en pratique, il est souvent nécessaire de résoudre des problèmes pour le mouvement dit uniformément accéléré. On entend par là un mouvement de corps dans lequel leur composante tangentielle d'accélération est une valeur constante. Nous soulignons l'importance de la constance de la tangentielle, et non de la composante normale de l'accélération.
L'accélération totale du corps dans le processus de mouvement curviligne peut être représentée comme deux composantes. La composante tangentielle décrit la variation du module de vitesse. La composante normale est toujours dirigée perpendiculairement à la trajectoire. Il ne change pas le module de vitesse, mais il change son vecteur.
Ci-dessous, nous aborderons plus en détail la question concernant le composant d'accélération.
Mouvement uniformément accéléré en ligne droite
Étant donné que le vecteur vitesse ne change pas lors du déplacement en ligne droite du corps, l'accélération normale est nulle. Cela signifie que l'accélération totale est formée exclusivement par la composante tangentielle. La définition de l'accélération lors d'un mouvement uniformément accéléré s'effectue selon les formules suivantes:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Ces trois équations sont les expressions de base de la cinématique. Ici v0 est la vitesse que le corps avait avant l'accélération. C'est ce qu'on appelle l'initiale. La valeur S est le chemin parcouru par le corps le long d'une trajectoire rectiligne pendant le temps t.
Quelle que soit la valeur du temps t que nous substituons dans l'une de ces équations, nous obtiendrons toujours la même accélération a, puisqu'elle ne change pas pendant le type de mouvement considéré.
Tour rapide
Se déplacer autour d'un cercle avec accélération est un type de mouvement assez courant dans la technologie. Pour comprendre cela, il suffit de rappeler la rotation des arbres,disques, roues, roulements. Pour déterminer l'accélération d'un corps lors d'un mouvement uniformément accéléré dans un cercle, on utilise souvent des quantités non linéaires, mais angulaires. L'accélération angulaire, par exemple, est définie comme suit:
α=dω/dt.
La valeur de α est exprimée en radians pour chaque seconde au carré. Cette accélération avec la composante tangentielle de la quantité a est liée comme suit:
α=at/r.
Étant donné que α est constant pendant une rotation uniformément accélérée, l'accélération tangentielle at augmente en proportion directe avec l'augmentation du rayon de rotation r.
Si α=0, alors il n'y a qu'une accélération normale non nulle pendant la rotation. Cependant, ce mouvement est appelé rotation uniformément variable ou uniforme, non uniformément accélérée.
