Ускорение что такое формула – Что такое средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение, тангенсальное и нормальное ускорение?

Содержание

Что такое ускорение? Виды ускорения. Формулы. Пример решения задачи

Раздел физики, ответственный за изучение особенностей движения в пространстве тел, называется кинематикой. В данной статье рассмотрим, какие физические величины в кинематике используются для описания перемещений объектов, а также раскроем, что такое ускорение.

Физические величины в кинематике

Когда тело движется в пространстве, то нам важно знать, какое расстояние оно проходит за указанный промежуток времени и вдоль какой траектории движется.

Для описания пройденных расстояний в физике используют понятие пути - L. В случае движения по окружности вместо пути пользуются понятием угла поворота - θ. Величину L в СИ измеряют в метрах (м), а величину θ - в радианах (рад.).

Помимо пути важно знать также скорость движения тел. Под ней понимают быстроту прохождения расстояний. Математическое выражение для линейной скорости принимает вид:

v¯ = d L / d t

Для описания движения по окружности применяют угловую скорость ω, которая рассчитывается так:

ω¯ = d θ / d t

Третьей важной величиной кинематики является ускорение.

Что такое ускорение? Это величина в физике, которая показывает, как быстро меняется скорость во времени. Математически это можно записать так:

a¯ = d v¯ / d t

Если подставить в эту формулу ускорения выражение для скорости, получим:

a¯ = d2 L / d t2

Ускорение - это первая производная скорости по времени или вторая производная по времени пройденного пути.

Тангенциальное и нормальное ускорение

Выше было дано определение, что такое ускорение. Оно называется полным. В общем случае направление полного ускорения не совпадает с направлением вектора скорости. Последний является касательной к траектории движения в любой ее точке.

Поскольку скорость - это величина векторная, то ее изменение предполагает возможность менять модуль и направление. В первом случае говорят о наличии у тела тангенциального ускорения, во втором - нормального.

Формула тангенциального ускорения at не отличается от таковой для ускорения полного a. Формула имеет вид:

at = d v / d t

То есть тангенциальное, или касательное, как его еще называют, ускорение является производной от модуля скорости по времени. Вектор at¯ совпадает с вектором v¯ при ускоренном движении и противоположен ему при замедленном движении.

Нормальное ускорение - это физическая величина, которая приводит к искривлению прямолинейной траектории перемещения тел. Направлено оно вдоль радиуса кривизны траектории, то есть нормально по отношению к ней. Формула для его определения имеет вид:

ac = v2 / r

Нормальное ускорение ac зависит от модуля скорости v и радиуса кривизны траектории r. Очевидно, что в случае движения по прямой радиус r можно считать равным бесконечности. Последнее означает, что нормальное ускорение равно нулю для прямолинейного движения.

Для движения по окружности вектор ac¯ направлен к ее центру вдоль радиуса. По этой причине величину ac также называют центростремительным ускорением.

Полное ускорение

Вектор полного ускорения - это всегда сумма тангенциальной и нормальной компонент. Поскольку они перпендикулярны друг другу, то для вычисления модуля полного ускорения можно воспользоваться теоремой Пифагора. Искомая формула ускорения полного примет вид:

a = √(at2 + ac2)

Чтобы определить, куда направлен вектор a¯, достаточно вычислить угол между ним и какой-либо компонентой. Например, угол φ между векторами a¯ и at¯ равен:

φ = arctg(ac / at)

Напомним, что центростремительное ускорение отлично от нуля только тогда, когда кривизна траектории движения отлична от бесконечности. В случае же прямолинейного движения полное ускорение по величине и направлению равно тангенциальной компоненте.

Угловое ускорение

Рассматривая, что такое ускорение, следует остановиться на соответствующей угловой характеристике.

Выше было введено понятие угловой скорости, которая измеряется в радианах в секунду (рад/с). Если найти производную этой скорости по времени, то мы получим величину углового ускорения:

α¯ = ω¯ / d t

Несложно показать, что угловая величина связана с тангенциальной компонентой полного ускорения следующим соотношением:

at = α × r

При постоянном угловом ускорении касательная компонента at будет больше для точек, которые находятся дальше от оси вращения.

К нормальной компоненте угловое ускорение не имеет никакого отношения.

Решение задачи на определение ускорения

Предположим, что, двигаясь с ускорением постоянным вдоль прямой линии, тело прошло расстояние 100 метров. Известно, что начальная скорость тела была равна 1 м/с. Отмеченное расстояние тело преодолело за 5,5 секунды. С каким ускорением происходило движение?

Согласно условию задачи, речь идет о равноускоренном движении вдоль прямой траектории. Пройденный путь в этом случае может быть вычислен по формуле:

L = v0 × t + a × t2 / 2

Выражаем из равенства величину a, имеем:

a = 2 × (L - v0 × t) / t2

Все величины в правой части равенства известны из условия. Подставляем их и записываем ответ: a = 6,25 м/с2. То есть в течение каждой из 5,5 секунд скорость тела возрастает на 6,25 м/с. Найденное значение полного ускорения совпадает с тангенциальной компонентой.

www.nastroy.net

Что такое ускорение? Виды ускорения. Формулы. Пример решения задачи :: SYL.ru

Раздел физики, ответственный за изучение особенностей движения в пространстве тел, называется кинематикой. В данной статье рассмотрим, какие физические величины в кинематике используются для описания перемещений объектов, а также раскроем, что такое ускорение.

Физические величины в кинематике

Когда тело движется в пространстве, то нам важно знать, какое расстояние оно проходит за указанный промежуток времени и вдоль какой траектории движется.

Для описания пройденных расстояний в физике используют понятие пути - L. В случае движения по окружности вместо пути пользуются понятием угла поворота - θ. Величину L в СИ измеряют в метрах (м), а величину θ - в радианах (рад.).

Помимо пути важно знать также скорость движения тел. Под ней понимают быстроту прохождения расстояний. Математическое выражение для линейной скорости принимает вид:

v¯ = d L / d t

Для описания движения по окружности применяют угловую скорость ω, которая рассчитывается так:

ω¯ = d θ / d t

Третьей важной величиной кинематики является ускорение.

Что такое ускорение? Это величина в физике, которая показывает, как быстро меняется скорость во времени. Математически это можно записать так:

a¯ = d v¯ / d t

Если подставить в эту формулу ускорения выражение для скорости, получим:

a¯ = d2 L / d t2

Ускорение - это первая производная скорости по времени или вторая производная по времени пройденного пути.

Тангенциальное и нормальное ускорение

Выше было дано определение, что такое ускорение. Оно называется полным. В общем случае направление полного ускорения не совпадает с направлением вектора скорости. Последний является касательной к траектории движения в любой ее точке.

Поскольку скорость - это величина векторная, то ее изменение предполагает возможность менять модуль и направление. В первом случае говорят о наличии у тела тангенциального ускорения, во втором - нормального.

Формула тангенциального ускорения a

t не отличается от таковой для ускорения полного a. Формула имеет вид:

at = d v / d t

То есть тангенциальное, или касательное, как его еще называют, ускорение является производной от модуля скорости по времени. Вектор at¯ совпадает с вектором v¯ при ускоренном движении и противоположен ему при замедленном движении.

Нормальное ускорение - это физическая величина, которая приводит к искривлению прямолинейной траектории перемещения тел. Направлено оно вдоль радиуса кривизны траектории, то есть нормально по отношению к ней. Формула для его определения имеет вид:

ac = v2 / r

Нормальное ускорение ac зависит от модуля скорости v и радиуса кривизны траектории r. Очевидно, что в случае движения по прямой радиус r можно считать равным бесконечности. Последнее означает, что нормальное ускорение равно нулю для прямолинейного движения.

Для движения по окружности вектор ac¯ направлен к ее центру вдоль радиуса. По этой причине величину ac также называют центростремительным ускорением.

Полное ускорение

Вектор полного ускорения - это всегда сумма тангенциальной и нормальной компонент. Поскольку они перпендикулярны друг другу, то для вычисления модуля полного ускорения можно воспользоваться теоремой Пифагора. Искомая формула ускорения полного примет вид:

a = √(at2 + ac2)

Чтобы определить, куда направлен вектор a¯, достаточно вычислить угол между ним и какой-либо компонентой. Например, угол φ между векторами a¯ и at¯ равен:

φ = arctg(ac / at)

Напомним, что центростремительное ускорение отлично от нуля только тогда, когда кривизна траектории движения отлична от бесконечности. В случае же прямолинейного движения полное ускорение по величине и направлению равно тангенциальной компоненте.

Угловое ускорение

Рассматривая, что такое ускорение, следует остановиться на соответствующей угловой характеристике.

Выше было введено понятие угловой скорости, которая измеряется в радианах в секунду (рад/с). Если найти производную этой скорости по времени, то мы получим величину углового ускорения:

α¯ = ω¯ / d t

Несложно показать, что угловая величина связана с тангенциальной компонентой полного ускорения следующим соотношением:

at = α × r

При постоянном угловом ускорении касательная компонента at будет больше для точек, которые находятся дальше от оси вращения.

К нормальной компоненте угловое ускорение не имеет никакого отношения.

Решение задачи на определение ускорения

Предположим, что, двигаясь с ускорением постоянным вдоль прямой линии, тело прошло расстояние 100 метров. Известно, что начальная скорость тела была равна 1 м/с. Отмеченное расстояние тело преодолело за 5,5 секунды. С каким ускорением происходило движение?

Согласно условию задачи, речь идет о равноускоренном движении вдоль прямой траектории. Пройденный путь в этом случае может быть вычислен по формуле:

L = v0 × t + a × t2 / 2

Выражаем из равенства величину a, имеем:

a = 2 × (L - v0 × t) / t2

Все величины в правой части равенства известны из условия. Подставляем их и записываем ответ: a = 6,25 м/с2. То есть в течение каждой из 5,5 секунд скорость тела возрастает на 6,25 м/с. Найденное значение полного ускорения совпадает с тангенциальной компонентой.

www.syl.ru

Что такое ускорение? Виды ускорения. Формулы. Пример решения задачи

Что такое ускорение? Виды ускорения. Формулы. Пример решения задачи

11.12.2018 14:31

Раздел физики, ответственный за изучение особенностей движения в пространстве тел, называется кинематикой. В данной статье рассмотрим, какие физические величины в кинематике используются для описания перемещений объектов, а также раскроем, что такое ускорение.

Физические величины в кинематике

Когда тело движется в пространстве, то нам важно знать, какое расстояние оно проходит за указанный промежуток времени и вдоль какой траектории движется.

Для описания пройденных расстояний в физике используют понятие пути - L. В случае движения по окружности вместо пути пользуются понятием угла поворота - θ. Величину L в СИ измеряют в метрах (м), а величину θ - в радианах (рад.).

Помимо пути важно знать также скорость движения тел. Под ней понимают быстроту прохождения расстояний. Математическое выражение для линейной скорости принимает вид:

v¯ = d L / d t

Для описания движения по окружности применяют угловую скорость ω, которая рассчитывается так:

ω¯ = d θ / d t

Третьей важной величиной кинематики является ускорение.

Что такое ускорение? Это величина в физике, которая показывает, как быстро меняется скорость во времени. Математически это можно записать так:

a¯ = d v¯ / d t

Если подставить в эту формулу ускорения выражение для скорости, получим:

a¯ = d2 L / d t2

Ускорение - это первая производная скорости по времени или вторая производная по времени пройденного пути.

Тангенциальное и нормальное ускорение

Выше было дано определение, что такое ускорение. Оно называется полным. В общем случае направление полного ускорения не совпадает с направлением вектора скорости. Последний является касательной к траектории движения в любой ее точке.

Поскольку скорость - это величина векторная, то ее изменение предполагает возможность менять модуль и направление. В первом случае говорят о наличии у тела тангенциального ускорения, во втором - нормального.

Формула тангенциального ускорения at не отличается от таковой для ускорения полного a. Формула имеет вид:

at = d v / d t

То есть тангенциальное, или касательное, как его еще называют, ускорение является производной от модуля скорости по времени. Вектор at¯ совпадает с вектором v¯ при ускоренном движении и противоположен ему при замедленном движении.

Нормальное ускорение - это физическая величина, которая приводит к искривлению прямолинейной траектории перемещения тел. Направлено оно вдоль радиуса кривизны траектории, то есть нормально по отношению к ней. Формула для его определения имеет вид:

ac = v2 / r

Нормальное ускорение ac зависит от модуля скорости v и радиуса кривизны траектории r. Очевидно, что в случае движения по прямой радиус r можно считать равным бесконечности. Последнее означает, что нормальное ускорение равно нулю для прямолинейного движения.

Для движения по окружности вектор ac¯ направлен к ее центру вдоль радиуса. По этой причине величину ac также называют центростремительным ускорением.

Полное ускорение

Вектор полного ускорения - это всегда сумма тангенциальной и нормальной компонент. Поскольку они перпендикулярны друг другу, то для вычисления модуля полного ускорения можно воспользоваться теоремой Пифагора. Искомая формула ускорения полного примет вид:

a = √(at2 + ac2)

Чтобы определить, куда направлен вектор a¯, достаточно вычислить угол между ним и какой-либо компонентой. Например, угол φ между векторами a¯ и at¯ равен:

φ = arctg(ac / at)

Напомним, что центростремительное ускорение отлично от нуля только тогда, когда кривизна траектории движения отлична от бесконечности. В случае же прямолинейного движения полное ускорение по величине и направлению равно тангенциальной компоненте.

Угловое ускорение

Рассматривая, что такое ускорение, следует остановиться на соответствующей угловой характеристике.

Выше было введено понятие угловой скорости, которая измеряется в радианах в секунду (рад/с). Если найти производную этой скорости по времени, то мы получим величину углового ускорения:

α¯ = ω¯ / d t

Несложно показать, что угловая величина связана с тангенциальной компонентой полного ускорения следующим соотношением:

at = α × r

При постоянном угловом ускорении касательная компонента at будет больше для точек, которые находятся дальше от оси вращения.

К нормальной компоненте угловое ускорение не имеет никакого отношения.

Решение задачи на определение ускорения

Предположим, что, двигаясь с ускорением постоянным вдоль прямой линии, тело прошло расстояние 100 метров. Известно, что начальная скорость тела была равна 1 м/с. Отмеченное расстояние тело преодолело за 5,5 секунды. С каким ускорением происходило движение?

Согласно условию задачи, речь идет о равноускоренном движении вдоль прямой траектории. Пройденный путь в этом случае может быть вычислен по формуле:

L = v0 × t + a × t2 / 2

Выражаем из равенства величину a, имеем:

a = 2 × (L - v0 × t) / t2

Все величины в правой части равенства известны из условия. Подставляем их и записываем ответ: a = 6,25 м/с2. То есть в течение каждой из 5,5 секунд скорость тела возрастает на 6,25 м/с. Найденное значение полного ускорения совпадает с тангенциальной компонентой.

www.navolne.life

Ускорение - это... Что такое Ускорение?

Падающий мяч при отсутствии сопротивления воздуха ускоряется, то есть движется все быстрее и быстрее.

Ускоре́ние (обычно обозначается , в теоретической механике ) — производная скорости по времени, векторная величина, показывающая, на сколько изменяется вектор скорости точки (тела) при её (его) движении за единицу времени (то есть ускорение учитывает не только изменение величины скорости, но и её направления).

Например, вблизи Земли падающее на Землю тело, в случае, когда можно пренебречь сопротивлением воздуха, увеличивает свою скорость примерно на 9,8 м/с каждую секунду, то есть, его ускорение равно 9,8 м/с².

Единицей ускорения в Международной системе единиц (СИ) служит метр в секунду за секунду (m/s2, м/с2), существует также внесистемная единица Гал (Gal), применяемая в гравиметрии и равная 1 см/с2.

Производная ускорения по времени, то есть величина, характеризующая скорость изменения ускорения, называется рывок:

, где: — вектор рывка.

Вектор ускорения материальной точки в любой момент времени находится путём дифференцирования вектора скорости материальной точки по времени:

.

Ускорение точки при прямолинейном движении

Если вектор не меняется со временем, движение называют равноускоренным. При равноускоренном движении справедливы формулы:

.

Из вышеприведённых двух формул можно вывести ещё одну, связывающую скалярные величины:

Здесь — начальная скорость тела, — конечная скорость тела; — ускорение тела; — пройденный телом путь.

Частным случаем равноускоренного движения является случай, когда ускорение равно нулю в течение всего времени движения. В этом случае скорость постоянна, а движение происходит по прямолинейной траектории (если скорость тоже равна нулю, то тело покоится), поэтому такое движение называют прямолинейным и равномерным.

Равноускоренное движение точки всегда является плоским, а твёрдого тела — плоскопараллельным (поступательным). (Обратное, вообще говоря, не верно).

Ускорение точки при движении по окружности

Вектор ускорения

при движении точки по окружности можно разложить на два слагаемых (компоненты):

Тангенциальное ускорение — направлено по касательной к траектории (обозначается иногда и т. д., в зависимости от того, какой буквой в данной книге принято обозначать ускорение). Является составляющей вектора ускорения a. Характеризует изменение скорости по модулю.

Центростремительное или Нормальное ускорение  — возникает (не равно нулю) всегда при движении точки по окружности (конечного радиуса) (также обозначается иногда и т. д.). Является составляющей вектора ускорения a, перпендикулярной вектору мгновенной скорости. Характеризует изменение скорости по направлению. Вектор нормального ускорения всегда направлен к центру окружности, а модуль равен:

Угловое ускорение — показывает, на сколько изменилась угловая скорость за единицу времени, и, по аналогии с линейным ускорением, равно:

Направление вектора здесь показывает, увеличивается или уменьшается модуль скорости. Если векторы углового ускорения и скорости сонаправлены, значение скорости растёт, и наоборот.

Ускорение точки при движении по кривой

Вектор ускорения можно разложить по сопутствующему базису :

,

где

, называемое бинормальным ускорением, всегда равно нулю. Это можно считать прямым следствием определения векторов : можно сказать, что они выбираются именно так, чтобы первый всегда совпадал с нормальным ускорением, второй же ортогонально первому.

Векторы и называются касательным (тангенциальным) и нормальным ускорениями соответственно.

Итак, учитывая сказанное выше, вектор ускорения всегда можно записать как:

,

Ускорения в твёрдом теле

Связь ускорений двух точек можно получить, продифференцировав формулу Эйлера для скоростей по времени:

,

где  — вектор угловой скорости тела, а  — вектор углового ускорения тела.

Второе слагаемое называется осестремительным ускорением.

Ускорение при сложном движении

Говорят, что материальная точка (тело) совершает сложное движение, если она движется относительно какой-либо системы отсчёта, а та, в свою очередь, движется относительно другой системы отсчёта. Тогда абсолютное ускорение тела равно сумме относительного, переносного и кориолисова:

.

Первый закон Ньютона постулирует существование инерциальных систем отсчёта. В этих системах отсчёта равномерное прямолинейное движение имеет место в том случае, когда тело (материальная точка) не подвергается никаким внешним воздействиям в процессе своего движения. На основе этого закона возникает ключевое для механики понятие силы как такого внешнего воздействия на тело, которое выводит его из состояния покоя или влияет на скорость его движения. Таким образом, постулируется, что причиной возникновения ненулевого ускорения в инерциальной системе отсчёта всегда является некоторое внешнее силовое воздействие.

Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение материальной точки всегда пропорционально приложенной к ней и порождающей ускорение силе, причём коэффициент пропорциональности всегда один и тот же независимо от вида силового воздействия (он называется массой материальной точки):

Единицы измерения ускорения

  • метр на секунду в квадрате (метр в секунду за секунду), м/с², производная единица системы СИ
  • сантиметр на секунду в квадрате (сантиметр в секунду за секунду), см/с², производная единица системы СГС
Преобразования между различными единицами ускорения
м/с2 фут/с2 g0 см/с2
1 м/с2 = 1 3.28084 0.101972 100
1 фут/с2 = 0.304800 1 0.0310810 30.4800
1 g0 = 9.80665 32.1740 1 980.665
1 см/с2 = 0.01 0.0328084 0.00101972 1

Измерение ускорения

Приборы для измерения ускорения называются акселерометрами. Они не измеряют ускорение непосредственно, а измеряют силу реакции (укр.)русск. опоры, которая возникает при ускоренном движении. Поскольку аналогичные силы сопротивления возникают также и в поле тяготения, то с помощью акселерометров можно измерять также и гравитацию.

Акселерографы — приборы, измеряющие и автоматически записывающие (в виде графиков) значения ускорения поступательного и вращательного движения.

Примеры ускорений

Значения ускорений различных движений:[1]

Примечание: g ≈ 9,81 м/с2.

См. также

Примечания

  1. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — 10-е, испр. и доп.. — М.: Наука, 1988. — С. 61. — 256 с. — ISBN 5-02-013833-9

Ссылки

  • Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-9221-0055-6

med.academic.ru

Что такое ускорение

Движение тел принято делить по траектории на прямолинейное и криволинейное, а также по скорости – на равномерное и неравномерное. Даже не зная теории физики можно понять, что прямолинейное движение – это движение тела по прямой линии, а криволинейное - по траектории, являющейся частью окружности. А вот по скорости виды движения определяются более сложно. Если движение равномерное, то скорость тела не меняется, а при неравномерном движении появляется физическая величина, называемая ускорением.

Инструкция

  • Одна из важнейших характеристик движения - скорость. Скорость – это физическая величина, которая показывает какой путь пройден телом за определенный промежуток времени. Если скорость тела не меняется, то тело движется равномерно. А если скорость тела меняется (по модулю или векторно), то это тело движется с ускорением. Физическая величина, показывающая на сколько изменяется скорость тела за каждую секунду, называется ускорением. Обозначается ускорение как "а". Единицей ускорения в интернациональной системе единиц является такое ускорение, при котором за каждую секунду скорость тела изменятся на 1 метр в секунду (1 м/с). Эту единицу обозначают 1 м /с^2 ( метр на секунду в квадрате).
  • Ускорение характеризует быстроту изменения скорости. Если, к примеру, ускорение тела равно 10 м/с^2 , то это означает, что за каждую секунду скорость тела изменяется на 10 м/с, т.е. в 10 раз быстрее, чем при ускорении1 м/с^2. Чтобы найти ускорение тела, начинающего равноускоренное движение, надо разделить изменение скорости на промежуток времени, за который это изменение произошло. Если обозначить начальную скорость тела v0, а конечную – v, промежуток времени - ∆t, то формула ускорения примет вид: a = (v - v0 ) / ∆t = ∆v / ∆t. Пример. Автомобиль трогается с места и за 7 секунд разгоняется до скорости 98 м /с. Нужно найти ускорение автомобиля. Решение. Дано: v= 98 м/с,v0 = 0, ∆t =7с. Найти: а-? Решение: a=(v-v0)/ ∆t = (98м/с – 0м/с)/7с = 14 м/с^2. Ответ: 14 м/с^2.
  • Ускорение – векторная величина, поэтому имеет числовое значение и направление. Если направление вектора скорости совпадает с направлением вектора ускорение, то данное тело движется равноускоренно. Если же векторы скорости и ускорения противонаправлены, то тело движется равнозамедленно (см. рисунок).

completerepair.ru

Ускорение свободного падения - это... Что такое Ускорение свободного падения?

Ускорение свободного падения на поверхности некоторых небесных тел, м/с2
Солнце 273,1
Меркурий 3,68—3,74 Венера 8,88
Земля 9,81 Луна 1,62
Церера 0,27 Марс 3,86
Юпитер 23,95 Сатурн 10,44
Уран 8,86 Нептун 11,09
Плутон 0,61

Ускоре́ние свобо́дного паде́ния g (обычно произносится как «Же»), — ускорение, придаваемое телу в вакууме силой тяжести, то есть геометрической суммой гравитационного притяжения планеты (или другого астрономического тела) и сил инерции, вызванных её вращением, за исключением кориолисовых сил инерции[1]. В соответствии со вторым законом Ньютона, ускорение свободного падения численно равно силе тяжести, воздействующей на объект единичной массы.

Значение ускорения свободного падения на поверхности Земли обычно принимают равным 9,8 или 10 м/с². Стандартное («нормальное») значение, принятое при построении систем единиц, g = 9,80665 м/с²[2], а в технических расчётах обычно принимают g = 9,81 м/с².

Стандартное значение g было определено как «среднее» в каком-то смысле ускорение свободного падения на Земле, примерно равно ускорению свободного падения на широте 45,5° на уровне моря.

Реальное ускорение свободного падения на поверхности Земли зависит от широты, времени суток и других факторов. Оно варьируется от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах[3]. Оно может быть вычислено (в м/с²) по эмпирической формуле:

где — широта рассматриваемого места, — высота над уровнем моря в метрах.[4] Эта формула применима лишь в ограниченном диапазоне высот от 0 до нескольких десятков км, где убывание ускорения свободного падения с высотой можно считать линейным (на самом же деле оно убывает квадратично).

Вычисление ускорения свободного падения

Гравитационное ускорение на различной высоте h над Землёй
h, км g, м/с2 h, км g, м/с2
0 9,8066 20 9,7452
1 9,8036 50 9,6542
2 9,8005 80 9,5644
3 9,7974 100 9,505
4 9,7943 120 9,447
5 9,7912 500 8,45
6 9,7882 1000 7,36
8 9,7820 10 000 1,50
10 9,7759 50 000 0,125
15 9,7605 400 000 0,0025

Ускорение свободного падения состоит из двух слагаемых: гравитационного ускорения и центробежного ускорения.

Значение гравитационного ускорения на поверхности планеты можно приблизительно подсчитать, представив планету однородным шаром массой M и вычислив гравитационное ускорение на расстоянии её радиуса R:

,

где G — гравитационная постоянная (6,6742·10−11м³с−2кг−1).

Если применить эту формулу для вычисления гравитационного ускорения на поверхности Земли (масса М = 5,9736·1024 кг, радиус R = 6,371·106 м), мы получим

м/с².

Полученное значение лишь приблизительно совпадает с ускорением свободного падения в данном месте. Отличия обусловлены:

Ускорение свободного падения для некоторых городов
Город Долгота Широта Высота над уровнем моря, м Ускорение свободного падения, м/с2
Берлин 13,40 в.д. 52,50 с.ш. 40 9,81280
Будапешт 19,06 в.д. 47,48 с.ш. 108 9,80852
Вашингтон 77,01 з.д. 38,89 с.ш. 14 9,80112
Вена 16,36 в.д. 48,21 с.ш. 183 9,80860
Владивосток 131,53 в.д. 43,06 с.ш. 50 9,80424
Гринвич 0,0 в.д. 51,48 с.ш. 48 9,81188
Каир 31,28 в.д. 30,07 с.ш. 30 9,79317
Киев 30,30 в.д. 50,27 с.ш. 179 9,81054
Мадрид 3,69 в.д. 40,41 с.ш. 667 9,79981
Минск 27,55 в.д. 53,92 с.ш. 220 9,81347
Москва 37,61 в.д. 55,75 с.ш. 151 9,8154
Нью-Йорк 73,96 з.д. 40,81 с.ш. 38 9,80247
Одесса 30,73 в.д. 46,47 с.ш. 54 9.80735
Осло 10,72 в.д. 59,91 с.ш. 28 9,81927
Париж 2,34 в.д. 48,84 с.ш. 61 9,80943
Прага 14,39 в.д. 50,09 с.ш. 297 9,81014
Рим 12,99 в.д. 41,54 с.ш. 37 9,80312
Стокгольм 18,06 в.д. 59,34 с.ш. 45 9,81843
Токио 139,80 в.д. 35,71 с.ш. 18 9,79801

Исторически масса Земли была впервые определена Генри Кавендишем, исходя из известного ускорения свободного падения и радиуса Земли, и впервые измеренной им гравитационной постоянной.

Перегрузки

«Же» используется в космонавтике, авиации, автоспорте, а также вообще в технике как единица измерения перегрузок — увеличения веса тела, вызванного его движением с ускорением. Допустимое значение перегрузок для гражданских самолетов составляет 4,33 g[источник не указан 69 дней]. Обычный человек может выдерживать перегрузки до 5 g[источник не указан 769 дней]. Тренированные пилоты в антиперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки до 9 g. Сопротивляемость к отрицательным, направленным вверх перегрузкам, значительно ниже. Обычно при −2...-3 g в глазах «краснеет» и человек тяжелее переносит такую перегрузку из-за прилива крови к голове.

В этом вопросе существует небольшая терминологическая путаница: к примеру, определение перегрузки выше даёт для стоящего неподвижно человека перегрузку в 0 g, но в таблице ниже этот же случай рассматривается как перегрузка в 1 g. Похожий казус происходит также и при измерении давления: мы говорим — давление 0, подразумевая давление в одну атмосферу вокруг нас, учёный скажет — давление 0, подразумевая полное отсутствие молекул в данном объёме.

Примерные значения перегрузок, встречающихся в жизни
Человек, стоящий неподвижно 1 g
Пассажир в самолете при взлете 1,5 g
Парашютист при приземлении со скоростью 6 м/с 1,8 g
Парашютист при раскрытии парашюта (при изменении скорости от 60 до 6 м/с) 5,0 g
Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз» до 3,0—4,0 g
Летчик при выполнении фигур высшего пилотажа до 5 g
Летчик при выведении самолета из пикирования 8,0—9 g
Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека 8,0—10,0 g
Наибольшая (кратковременная) перегрузка автомобиля, при которой человеку удалось выжить 214 g[6]

См. также

Примечания

  1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 2005. — Т. 1. Механика. — С. 372.
  2. В. М. Деньгуб, В. Г. Смирнов. Единицы величин. Словарь — справочник. М.: Изд-во стандартов, 1990, с. 237.
  3. «Свободное падение тел. Ускорение свободного падения»
  4. g-Extractor на сайте Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).
  5. Центробежное ускорение точки, находящейся на расстоянии r от оси вращения и движущейся с тангенциальной скоростью v, равно v2/r и направлено от оси во вращающейся системе отсчёта. На поверхности условной шарообразной Земли r = R cos φ в точке с широтой φ, а скорость v = 2πr/T, где Т — период обращения Земли (звёздные сутки, 86164,1 секунды). Можно подсчитать, что центробежное ускорение меняется от 0 на полюсах до 3,4 см/с2 на экваторе, причём почти везде (кроме полюсов и экватора) оно не сонаправлено с гравитационным ускорением, направленным к центру Земли.
  6. Авария Кенни Брака IRL 2003 Texas Chevy 500

Литература

  • А. С. Енохович Краткий справочник по физике. — М.: «Высшая школа», 1976. — 288 с.

dic.academic.ru

Что такое средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение, тангенсальное и нормальное ускорение?

Средняя скорость – это физическая величина, равная отношению вектора перемещения точки к промежутку времени &#916;t, за который произошло это перемещение. Направление вектора средней скорости совпадает с направлением вектора перемещения . Средняя скорость определяется по формуле: Формула средней скорости Мгновенная скорость, то есть скорость в данный момент времени – это физическая величина, равная пределу, к которому стремится средняя скорость при бесконечном уменьшении промежутка времени &#916;t: <a rel="nofollow" href="http://av-physics.narod.ru/mechanics/speed.htm" target="_blank">http://av-physics.narod.ru/mechanics/speed.htm</a> Среднее ускорение вычисляется как разность конечной и начальной скоростей, которая делится на разность конечного и начального времени: _ a = (V1 - V0)/(t1 - t0) Среднее ускорение отличается от фактического (мгновенного) ускорения в данный момент времени. Например, при резком нажатии педали тормоза автомобиль получает большое ускорение в первый момент времени. Если же водитель затем отпустит педаль тормоза, то ускорение уменьшится. <a rel="nofollow" href="http://www.prosto-o-slognom.ru/fizika/04.html" target="_blank">http://www.prosto-o-slognom.ru/fizika/04.html</a> Тангенциа&#769;льное ускоре&#769;ние — компонента ускорения, направленная по касательной к траектории движения. Совпадает с направлением вектора скорости при ускоренном движении и противоположно направлено при замедленном. Характеризует изменение модуля скорости. Центростремительное или Нормальное ускорение \mathbf a_n — возникает (не равно нулю) всегда при движении точки по окружности (конечного радиуса) (также обозначается иногда \mathbf w_\tau, \mathbf u_\tau итд) . Является составляющей вектора ускорения a, перпендикулярной вектору мгновенной скорости. Вектор нормального ускорения всегда направлен к центру окружности, а модуль равен: |\vec a| = \omega ^2 r = {v^2 \over r}

touch.otvet.mail.ru