מהי האצה של גוף והנוסחה שלו

כשאנחנו מדברים על עקירה של גוף, באופן כללי אנו תמיד מתייחסים בדרך כלל למהירות התזוזה שלהם, אולם מושג חשוב בעת הגדרת תזוזה של גופים הוא זה של תאוצה. תאוצת הגוף היא גודל פיזיקלי המעיד על שינוי המהירות ביחס לזמן ומספיק לדעת אותה למטרות רבות.

בשיעור זה של TEACHER אנו מגדירים מהי תאוצה והנוסחה שלה. אם תרצו לגלות, נסביר לכם במאמר הבא!

בפיזיקה, התאוצה של גוף היא כמות שיש לה כיוון כמו גם מהירות של עצם (גודל וקטור) ומציינת את וריאציה של המהירות שחווה גוף בתזוזה שלו כפונקציה של הזמן המושקע בו. כדי לייצג תאוצה של עצם אנו עושים זאת באמצעות האות a ובמערכת הבינלאומית יחידות המידה שלו הן מטר לשנייה בריבוע (מ/ש²).

ישנה יחידת תאוצה נוספת, מערכת היחידות הצגסימלית או CGS, הרבה פחות בשימוש, הנקראת גל לכבוד גלילאו. מדידה הנובעת מהחלת הסנטימטר במקום המטר כמדד למרחקים. במערכת זו, הגוף עובר תאוצה של 1 גל אם בשנייה אחת הוא עובר ממנוחה לתנועה במהירות של 1 ס"מ/שניה. לָכֵן, 1 גל שווים 1 ס"מ/שנייה² = 0.01 מ' לשנייה².

אייזק ניוטון ותאוצה

למושג האצה מקורו בהנחות על המכניקה של אייזק ניוטון, שהיה אחד ממייסדיה, ואומר לנו שכל חפץ או גוף תמיד ישמרו על ישר ו אחיד, בתנאי ששום כוח אחר לא משפיע על התאוצה שלו, וגם לא גורם למסלול שלו להתעקם.

לָכֵן, עצם או גוף נעים יכולים לשנות את מהירותו רק אם כוח פועל עליו מה שמוביל להאצה שלו. מכיוון שאנו מדברים על כמויות וקטוריות שיש להן כיוון, מהירות זו תגדל אם הכוח הוא ליישם הוא מכוון לאותו כיוון כמו כיוון העקירה, ובמקרה זה אנו מדברים על תאוצה חִיוּבִי. להיפך, המהירות תפחת אם הכוח המופעל מכוון בכיוון ההפוך לזה של תזוזה, ובמקרה זה, אנו מדברים על תאוצה שלילית.

במכניקה הקלאסית תאוצה מוגדרת כווריאציה (הן על ידי עלייה והן על ידי ירידה) של המהירות בתזוזה של גוף ליחידת זמן ושלו נוסחה מתמטית מתבטא כך:

a = dv / dt

איפה ל מבטא תאוצה, dv הוא ההבדל או הווריאציה של מהירות ו dt הוא הפרש הזמן שבו מתרחשת העקירה.

אם נפרק את הנוסחה קצת יותר כדי לראות אותה בצורה ברורה יותר, נישאר עם:

• dv = vf - vi, כאשר vf מייצג את מהירות העצם בסוף תנועתו ו-vi היא המהירות ברגע ההתחלתי. הביטוי הזה הוא זה שמציין את כיוון התאוצה, תיתכן תאוצה חיובית (האובייקט צובר מהירות עם הזמן) ותאוצה שלילית (האובייקט מאבד מהירות עם ה מזג אוויר).

• dt = tf -ti, כאשר tf מייצג את זמן הסיום של העקירה ו-ti הוא הזמן שבו העקירה מתחילה, אלא אם צוין אחרת, הוא תמיד 0.

מושג נוסף במכניקה שמשפיע על האצה של גוף בעל מסה קבועה (m) הוא זה יש קשר יחסי בין הכוח המופעל עליו (F) לבין התאוצה המופעלת עליו (א) שמתבטא לפי המשוואה הבאה:

F = m. ל

נוסחה זו תקפה לכל מערכת התייחסות ומאפשרת לנו לקבל נוסחה נגזרת נוספת:

a = F / m

שזו הנוסחה שמבטאת את החוק השני של ניוטון או את החוק היסודי של הדינמיקה, שאומר לנו שכל עצם מאיץ אם מופעל עליו כוח.

כדי לסיים להבין את השיעור הזה על מהי תאוצה והנוסחה שלה, הנה כמה דוגמאות להאצה ביום יום:

• שני ילדים מתנדנדים בנדנדה. הילד הראשון מתנדנד בכוח קטן והתאוצה שלו פחותה, ואילו השני עושה זאת בכוח רב יותר ומגיע לתאוצה גדולה יותר.
• יש לנו שתי קופסאות: אחת של 15 ק"ג ואחרת של 50. אם נפעיל את אותו כוח על שתי התיבות, כוח 15 יגיע לתאוצה גדולה יותר. אם מה שאנחנו רוצים זה שהשניים יגיעו לאותה מהירות, כדאי שנפעיל יותר כוח על הקופסה של 50 ק"ג.
• אם יש לנו כדור טניס וכדור כדורגל ובועט בהם באותו כוח, כדור הטניס יגיע לתאוצה גדולה יותר מהכדורגל, שכן המסה שלו קטנה.
• כאשר מכונית עוצרת באמצע הכביש ונדחפת ידנית על ידי הנהג, ההאצה שלה תהיה פחותה מאשר אם מספר אנשים דוחפים את המכונית.