Le mouvement est un processus physique qui consiste à modifier les coordonnées spatiales du corps. Pour décrire le mouvement en physique, des quantités et des concepts spéciaux sont utilisés, dont le principal est l'accélération. Dans cet article, nous étudierons la question qu'il s'agit d'une accélération normale.
Définition générale
Sous l'accélération en physique comprendre la vitesse de changement de vitesse. La vitesse elle-même est une caractéristique cinématique vectorielle. Par conséquent, la définition de l'accélération signifie non seulement une modification de la valeur absolue, mais également une modification de la direction de la vitesse. A quoi ressemble la formule ? Pour une accélération complète a¯, elle s'écrit comme suit:
a¯=dv¯/dt
C'est-à-dire que pour calculer la valeur de a¯, il faut trouver la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps à un instant donné. La formule montre que a¯ est mesuré en mètres par seconde au carré (m/s2).
La direction de la pleine accélération a¯ n'a rien à voir avec le vecteur v¯. Cependant, cela correspondavec le vecteur dv¯.
La raison de l'apparition de l'accélération dans les corps en mouvement est une force externe de toute nature agissant sur eux. L'accélération ne se produit jamais si la force externe est nulle. La direction de la force est la même que la direction de l'accélération a¯.
Trajectoire curviligne
Dans le cas général, la grandeur considérée a¯ a deux composantes: normale et tangentielle. Mais avant tout, rappelons ce qu'est une trajectoire. En physique, une trajectoire est comprise comme une ligne le long de laquelle un corps parcourt un certain chemin dans le processus de mouvement. Étant donné que la trajectoire peut être soit une ligne droite, soit une courbe, le mouvement des corps est divisé en deux types:
- rectiligne;
- curviligne.
Dans le premier cas, le vecteur vitesse du corps ne peut changer que dans le sens contraire. Dans le second cas, le vecteur vitesse et sa valeur absolue changent constamment.
Comme vous le savez, la vitesse est dirigée tangentiellement à la trajectoire. Ce fait nous permet d'entrer la formule suivante:
v¯=vu¯
Ici u¯ est le vecteur tangent unitaire. L'expression de l'accélération complète s'écrira alors:
a¯=dv¯/dt=d(vu¯)/dt=dv/dtu¯ + vdu¯/dt.
Lors de l'obtention de l'égalité, nous avons utilisé la règle de calcul de la dérivée du produit des fonctions. Ainsi, l'accélération totale a¯ est représentée comme la somme de deux composantes. Le premier est sa composante tangente. Dans cet article, ellepas considéré. Notons seulement qu'il caractérise l'évolution du module de la vitesse v¯. Le deuxième terme est l'accélération normale. À propos de lui ci-dessous dans l'article.
Accélération ponctuelle normale
Concevez ce composant d'accélération comme un¯. Écrivons à nouveau l'expression:
a¯=vdu¯/dt
L'équation d'accélération normale a¯ peut être écrite explicitement si les transformations mathématiques suivantes sont effectuées:
a¯=vdu¯/dt=vdu¯/d l dl/dt=v2/rre¯.
Ici l est le chemin parcouru par le corps, r est le rayon de courbure de la trajectoire, re¯ est le vecteur rayon unitaire dirigé vers le centre de courbure. Cette égalité nous permet de tirer des conclusions importantes concernant la question qu'il s'agit d'une accélération normale. D'une part, elle ne dépend pas de l'évolution du module de vitesse et est proportionnelle à la valeur absolue de v¯; d'autre part, elle est dirigée vers le centre de courbure, c'est-à-dire selon la normale à la tangente en un point donné de la trajectoire. C'est pourquoi la composante a¯ est appelée accélération normale ou centripète. Enfin, troisièmement, a ¯ est inversement proportionnel au rayon de courbure r, que chacun a expérimenté expérimentalement sur lui-même lorsqu'il était passager dans une voiture en train d'amorcer un virage long et serré.
Forces centripètes et centrifuges
Il a été noté ci-dessus que la cause de toutl'accélération est une force. Puisque l'accélération normale est la composante de l'accélération totale qui est dirigée vers le centre de courbure de la trajectoire, il doit y avoir une certaine force centripète. Sa nature est plus facile à suivre à travers divers exemples:
- Dérouler une pierre attachée au bout d'une corde. Dans ce cas, la force centripète est la tension de la corde.
- Long virage de la voiture. Centripète est la force de frottement des pneus de voiture sur la surface de la route.
- Rotation des planètes autour du Soleil. L'attraction gravitationnelle joue le rôle de la force en question.
Dans tous ces exemples, la force centripète entraîne une modification de la trajectoire rectiligne. À son tour, il est empêché par les propriétés d'inertie du corps. Ils sont associés à la force centrifuge. Cette force, agissant sur le corps, tente de le "jeter" hors de la trajectoire curviligne. Par exemple, lorsqu'une voiture effectue un virage, les passagers sont plaqués contre l'une des portes du véhicule. C'est l'action de la force centrifuge. Contrairement au centripète, il est fictif.
Exemple de problème
Comme vous le savez, notre Terre tourne sur une orbite circulaire autour du Soleil. Il est nécessaire de déterminer l'accélération normale de la planète bleue.
Pour résoudre le problème, on utilise la formule:
a=v2/r.
À partir des données de référence, nous constatons que la vitesse linéaire v de notre planète est de 29,78 km/s. La distance r à notre étoile est de 149 597 871 km. Traduire cesnombres en mètres par seconde et en mètres, respectivement, en les remplaçant dans la formule, nous obtenons la réponse: a=0,006 m/s2, qui est 0, 06% de l'accélération gravitationnelle de la planète.
