რა არის სხეულის აჩქარება და მისი ფორმულა

როცა ვსაუბრობთ სხეულის გადაადგილება, ზოგადად, ჩვენ ყოველთვის ვგულისხმობთ მათ გადაადგილების სიჩქარეს, თუმცა მნიშვნელოვანი კონცეფცია სხეულების გადაადგილების განსაზღვრისას არის აჩქარება. სხეულის აჩქარება არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც მიუთითებს სიჩქარის ცვალებადობაზე დროის მიხედვით და ადეკვატურია მისი ცოდნა მრავალი მიზნისთვის.

ამ გაკვეთილზე მასწავლებლისგან ჩვენ განვსაზღვრავთ რა არის აჩქარება და მისი ფორმულა. თუ გსურთ ამის გარკვევა, ამას შემდეგ სტატიაში აგიხსნით!

ფიზიკაში, სხეულის აჩქარება არის სიდიდე, რომელსაც აქვს მიმართულება ასევე ობიექტის სიჩქარე (ვექტორული სიდიდე) და მიუთითებს სხეულის მიერ განცდილი სიჩქარის ცვალებადობაზე მის გადაადგილებაში, მასზე გატარებული დროის ფუნქციის მიხედვით. ობიექტის აჩქარების გამოსახატავად ამას ვაკეთებთ ასო a-ს საშუალებით და საერთაშორისო სისტემაში მისი საზომი ერთეულებია. მეტრი წამში კვადრატში (მ/წმ²).

არსებობს აჩქარების კიდევ ერთი ერთეული, ერთეულების ცეგესიმალური სისტემა ან CGS, რომელიც გაცილებით ნაკლებად გამოიყენება, ე.წ. გალ გალილეოს პატივსაცემად. საზომი, რომელიც წარმოიქმნება მეტრის ნაცვლად სანტიმეტრის, როგორც მანძილის საზომის გამოყენებისას. ამ სისტემაში სხეული განიცდის 1 გალის აჩქარებას, თუ ის ერთ წამში გადადის დასვენებიდან მოძრაობაში 1 სმ/წმ სიჩქარით. ამიტომ,

1 გალ უდრის 1სმ/წმ² = 0,01 მ/წმ².

ისააკ ნიუტონი და აჩქარება

აჩქარების კონცეფცია სათავეს იღებს მექანიკის პოსტულატებში ისააკ ნიუტონი, რომელიც იყო მისი ერთ-ერთი დამფუძნებელი და გვეუბნება, რომ ნებისმიერი ობიექტი ან სხეული ყოველთვის ინარჩუნებს პირდაპირ და ერთიანი, იმ პირობით, რომ სხვა ძალა არ ახდენს გავლენას მის აჩქარებაზე და არ იწვევს მისი ტრაექტორიის მრუდი.

ამიტომ, მოძრავ საგანს ან სხეულს შეუძლია შეცვალოს თავისი სიჩქარე მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მასზე ძალა მოქმედებს რაც იწვევს მის აჩქარებას. ვინაიდან ჩვენ ვსაუბრობთ ვექტორულ სიდიდეებზე, რომლებსაც აქვთ მიმართულება, ეს სიჩქარე გაიზრდება თუ ძალა, რომელიც არის ვრცელდება ის მიმართულია იმავე მიმართულებით, როგორც გადაადგილების მიმართულება, ამ შემთხვევაში ვსაუბრობთ აჩქარებაზე დადებითი. პირიქით, სიჩქარე შემცირდება, თუ გამოყენებული ძალა მიმართულია გადაადგილების საპირისპირო მიმართულებით და, ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვსაუბრობთ უარყოფით აჩქარებაზე.

კლასიკურ მექანიკაში აჩქარება განისაზღვრება, როგორც ცვალებადობა (როგორც გაზრდით, ასევე შემცირებით) სხეულის გადაადგილების სიჩქარის დროის ერთეულზე და მისი მათემატიკური ფორმულა გამოიხატება შემდეგნაირად:

a = dv / dt

სად რომ გამოხატავს აჩქარებას, dv არის სიჩქარის სხვაობა ან ცვალებადობა და dt არის დროის სხვაობა, რომელშიც ხდება გადაადგილება.

თუ ფორმულას ცოტა უფრო მეტად დავშლით, რომ უფრო ნათლად დავინახოთ, დაგვრჩება:

• dv = vf - vi, სადაც vf წარმოადგენს ობიექტის სიჩქარეს მისი მოძრაობის ბოლოს და vi არის სიჩქარე საწყის მომენტში. ეს არის ის გამოხატულება, რომელიც მიუთითებს აჩქარების მიმართულებაზე, შეიძლება იყოს დადებითი აჩქარება (ობიექტი დროთა განმავლობაში იძენს სიჩქარეს) და უარყოფითი აჩქარება (ობიექტი კარგავს სიჩქარეს ამინდი).

• dt = tf -ti, სადაც tf წარმოადგენს გადაადგილების დასრულების დროს და ti არის დრო, რომლითაც იწყება გადაადგილება და, თუ სხვა რამ არ არის მითითებული, ის ყოველთვის არის 0.

კიდევ ერთი კონცეფცია მექანიკაში, რომელიც გავლენას ახდენს განსაზღვრული და მუდმივი მასის (მ) სხეულის აჩქარებაზე, არის ის, რომ არსებობს პროპორციული კავშირი მასზე მიყენებულ ძალას (F) და მასზე გამოყენებულ აჩქარებას შორის (a) რომელიც გამოიხატება შემდეგი განტოლების მიხედვით:

F = m. რომ

ეს ფორმულა მოქმედებს ნებისმიერი საცნობარო სისტემისთვის და საშუალებას გვაძლევს მივიღოთ სხვა მიღებული ფორმულა:

a = F / მ

რომელია ფორმულა, რომელიც გამოხატავს ნიუტონის მეორე კანონს ან დინამიკის ფუნდამენტურ კანონს, რომელიც გვეუბნება, რომ ნებისმიერი ობიექტი აჩქარებს მასზე ძალის გამოყენებისას.

ამ გაკვეთილის გასაგებად, თუ რა არის აჩქარება და მისი ფორმულა, აქ არის რამოდენიმე აჩქარების მაგალითები ყოველდღიურად:

• ორი ბავშვი საქანელაზე ქანაობს. პირველი ბავშვი მოძრაობს მცირე ძალით და მისი აჩქარება ნაკლებია, მეორე კი ამას მეტი ძალით აკეთებს და უფრო დიდ აჩქარებას აღწევს.
• გვაქვს ორი ყუთი: ერთი 15 კგ-იანი და მეორე 50. თუ ორივე უჯრაზე ერთსა და იმავე ძალას გამოვიყენებთ, 15 ძალა უფრო დიდ აჩქარებას მიაღწევს. თუ ჩვენ გვინდა, რომ ორივემ ერთნაირი სიჩქარე მიაღწიოს, მეტი ძალა უნდა მივმართოთ 50 კგ-იან ყუთს.
• თუ ჩვენ გვაქვს ჩოგბურთის ბურთი და ფეხბურთის ბურთი და მათ ერთი და იგივე ძალით დავარტყით, ჩოგბურთის ბურთი უფრო მეტ აჩქარებას მიაღწევს, ვიდრე ფეხბურთის ბურთი, რადგან მისი მასა ნაკლებია.
• როდესაც მანქანა შუა გზაზე ჩერდება და მძღოლს ხელით უბიძგებს, მისი აჩქარება ნაკლები იქნება, ვიდრე რამდენიმე ადამიანი უბიძგებს მანქანას.