Ang mekanikal na paggalaw ay pumapalibot sa atin mula sa pagsilang. Araw-araw ay nakikita natin kung paano gumagalaw ang mga sasakyan sa mga kalsada, ang mga barko ay gumagalaw sa mga dagat at ilog, lumilipad ang mga eroplano, maging ang ating planeta ay gumagalaw, tumatawid sa kalawakan. Ang isang mahalagang katangian para sa lahat ng uri ng paggalaw nang walang pagbubukod ay ang acceleration. Ito ay isang pisikal na dami, ang mga uri at pangunahing katangian nito ay tatalakayin sa artikulong ito.
Pisikal na konsepto ng acceleration
Marami sa terminong "pagpabilis" ay pamilyar sa madaling salita. Sa pisika, ang acceleration ay isang dami na nagpapakita ng anumang pagbabago sa bilis sa paglipas ng panahon. Ang katumbas na mathematical formulation ay:
a¯=dv¯/ dt
Ang linya sa itaas ng simbolo sa formula ay nangangahulugan na ang value na ito ay isang vector. Kaya, ang acceleration a¯ ay isang vector at inilalarawan din nito ang pagbabago sa isang vector quantity - ang bilis v¯. Ito ayacceleration ay tinatawag na puno, ito ay sinusukat sa metro bawat square second. Halimbawa, kung ang isang katawan ay nagpapataas ng bilis ng 1 m/s para sa bawat segundo ng paggalaw nito, ang katumbas na acceleration ay 1 m/s2.
Saan nanggagaling ang acceleration at saan ito napupunta?
Nalaman namin ang kahulugan ng kung ano ang acceleration. Napag-alaman din na pinag-uusapan natin ang magnitude ng vector. Saan nakaturo ang vector na ito?
Upang maibigay ang tamang sagot sa tanong sa itaas, dapat tandaan ang pangalawang batas ni Newton. Sa karaniwang anyo, ito ay nakasulat tulad ng sumusunod:
F¯=ma¯
Sa salita, ang pagkakapantay-pantay na ito ay mababasa tulad ng sumusunod: ang puwersa F¯ ng anumang kalikasan na kumikilos sa isang katawan ng mass m ay humahantong sa pagbilis ng katawan na ito. Dahil ang masa ay isang scalar na dami, lumalabas na ang puwersa at acceleration vectors ay ididirekta sa parehong tuwid na linya. Sa madaling salita, ang acceleration ay palaging nakadirekta sa direksyon ng puwersa at ganap na independyente sa velocity vector v¯. Ang huli ay nakadirekta sa kahabaan ng tangent patungo sa motion path.
Curvilinear motion at full acceleration components
Sa kalikasan, madalas tayong nakakatugon sa paggalaw ng mga katawan sa mga curvilinear trajectories. Isaalang-alang kung paano namin mailalarawan ang acceleration sa kasong ito. Para dito, ipinapalagay namin na ang bilis ng isang materyal na punto sa itinuturing na bahagi ng trajectory ay maaaring isulat bilang:
v¯=vut¯
Ang bilis v¯ ay ang produkto ng ganap nitong halaga v saunit vector ut¯ nakadirekta sa kahabaan ng tangent patungo sa trajectory (tangential component).
Ayon sa kahulugan, ang acceleration ay ang derivative ng bilis na may kinalaman sa oras. Mayroon kaming:
a¯=dv¯/dt=d(vut¯)/dt=dv/dtut ¯ + vd(ut¯)/dt
Ang unang termino sa kanang bahagi ng nakasulat na equation ay tinatawag na tangential acceleration. Tulad ng bilis, ito ay nakadirekta kasama ang padaplis at nagpapakilala sa pagbabago sa ganap na halaga v¯. Ang pangalawang termino ay ang normal na acceleration (centripetal), ito ay nakadirekta patayo sa tangent at nailalarawan ang pagbabago sa magnitude vector v¯.
Kaya, kung ang radius ng curvature ng trajectory ay katumbas ng infinity (tuwid na linya), kung gayon ang velocity vector ay hindi nagbabago ng direksyon nito sa proseso ng paggalaw ng katawan. Nangangahulugan ang huli na ang normal na bahagi ng kabuuang acceleration ay zero.
Sa kaso ng isang materyal na punto na gumagalaw sa kahabaan ng isang bilog na pare-pareho, ang velocity modulus ay nananatiling pare-pareho, iyon ay, ang tangential component ng kabuuang acceleration ay katumbas ng zero. Ang normal na bahagi ay nakadirekta patungo sa gitna ng bilog at kinakalkula ng formula:
a=v2/r
Narito ang radius. Ang dahilan para sa paglitaw ng centripetal acceleration ay ang pagkilos sa katawan ng ilang panloob na puwersa, na nakadirekta patungo sa gitna ng bilog. Halimbawa, para sa paggalaw ng mga planeta sa paligid ng Araw, ang puwersang ito ay gravitational attraction.
Ang formula na nag-uugnay sa buong acceleration module at nitocomponent at(tangent), a (normal), mukhang:
a=√(at2 + a2)
Karaniwang pinabilis na paggalaw sa isang tuwid na linya
Ang paggalaw sa isang tuwid na linya na may patuloy na acceleration ay madalas na matatagpuan sa pang-araw-araw na buhay, halimbawa, ito ay ang paggalaw ng isang kotse sa kahabaan ng kalsada. Ang ganitong uri ng paggalaw ay inilalarawan ng sumusunod na velocity equation:
v=v0+ at
Dito v0- ilang bilis ng katawan bago ito bumilis a.
Kung i-plot natin ang function na v(t), makakakuha tayo ng tuwid na linya na tumatawid sa y-axis sa puntong may mga coordinate (0; v0), at ang tangent ng slope sa x-axis ay katumbas ng acceleration modulus a.
Pagkuha ng integral ng function na v(t), makuha natin ang formula para sa path na L:
L=v0t + at2/2
Ang graph ng function na L(t) ay ang kanang sangay ng parabola, na nagsisimula sa punto (0; 0).
Ang mga formula sa itaas ay ang mga pangunahing equation ng kinematics ng pinabilis na paggalaw sa isang tuwid na linya.
Kung ang isang katawan, na may paunang bilis na v0, ay nagsimulang pabagalin ang paggalaw nito nang may patuloy na pagbilis, pagkatapos ay nagsasalita tayo ng pare-parehong mabagal na paggalaw. Ang mga sumusunod na formula ay may bisa para dito:
v=v0- at;
L=v0t - at2/2
Paglutas sa problema sa pagkalkula ng acceleration
Pananahimikkondisyon, ang sasakyan ay nagsimulang gumalaw. Kasabay nito, sa unang 20 segundo, naglalakbay siya sa layo na 200 metro. Ano ang acceleration ng sasakyan?
Una, isulat natin ang pangkalahatang kinematic equation para sa landas L:
L=v0t + at2/2
Dahil sa aming kaso ay nakapahinga ang sasakyan, ang bilis nitong v0 ay katumbas ng zero. Nakukuha namin ang formula para sa acceleration:
L=at2/2=>
a=2L/t2
Palitan ang halaga ng distansyang nilakbay L=200 m para sa pagitan ng oras t=20 s at isulat ang sagot sa problemang tanong: a=1 m/s2.
