Percepatan adalah nilai yang mencirikan laju perubahan kecepatan.

Misalnya, sebuah mobil, bergerak menjauh, meningkatkan kecepatan gerakan, yaitu bergerak dengan kecepatan yang dipercepat. Awalnya, kecepatannya nol. Mulai dari diam, mobil secara bertahap berakselerasi ke kecepatan tertentu. Jika lampu lalu lintas merah menyala di jalan, mobil akan berhenti. Tapi itu tidak akan segera berhenti, tetapi setelah beberapa waktu. Artinya, kecepatannya akan berkurang hingga nol - mobil akan bergerak perlahan hingga berhenti sepenuhnya. Namun, dalam fisika tidak ada istilah "perlambatan". Jika tubuh bergerak, melambat, maka ini juga akan menjadi percepatan tubuh, hanya dengan tanda minus (seperti yang Anda ingat, kecepatan adalah besaran vektor).

> adalah perbandingan antara perubahan kecepatan dengan selang waktu terjadinya perubahan tersebut. Percepatan rata-rata dapat ditentukan dengan rumus:

Beras. 1.8. Percepatan rata-rata. dalam SI satuan percepatan adalah 1 meter per detik per detik (atau meter per detik kuadrat), yaitu

Satu meter per detik kuadrat sama dengan percepatan suatu titik yang bergerak lurus, di mana dalam satu detik kecepatan titik ini bertambah 1 m / s. Dengan kata lain, percepatan menentukan seberapa besar kecepatan suatu benda berubah dalam satu detik. Misalnya, jika percepatannya 5 m / s 2, maka ini berarti kecepatan tubuh meningkat 5 m / s setiap detik.

Percepatan sesaat suatu benda (titik material) pada saat waktu tertentu adalah kuantitas fisik yang sama dengan batas di mana percepatan rata-rata cenderung ketika interval waktu cenderung nol. Dengan kata lain, ini adalah percepatan yang dikembangkan tubuh dalam waktu yang sangat singkat:

Dengan gerak lurus yang dipercepat, kecepatan tubuh meningkat dalam nilai absolut, yaitu

V2 > v1

dan arah vektor percepatan bertepatan dengan vektor kecepatan

Jika kecepatan modulo benda berkurang, yaitu

V2< v 1

maka arah vektor percepatan berlawanan dengan arah vektor kecepatan Dengan kata lain, dalam hal ini, perlambatan, sedangkan percepatannya negatif (dan< 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.

Beras. 1.9. Akselerasi instan.

Saat bergerak di sepanjang lintasan lengkung, tidak hanya modulus kecepatan yang berubah, tetapi juga arahnya. Dalam hal ini, vektor percepatan direpresentasikan sebagai dua komponen (lihat bagian selanjutnya).

Percepatan tangensial (tangensial) adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis singgung lintasan pada titik tertentu dalam lintasan. Akselerasi tangensial mencirikan perubahan modulo kecepatan selama gerak lengkung.

Beras. 1.10. percepatan tangensial.

Arah vektor percepatan tangensial (lihat Gambar 1.10) bertepatan dengan arah kecepatan linier atau berlawanan dengannya. Artinya, vektor percepatan tangensial terletak pada sumbu yang sama dengan lingkaran singgung, yang merupakan lintasan tubuh.

Percepatan normal

Percepatan normal adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis normal ke lintasan gerak pada titik tertentu pada lintasan gerak benda. Artinya, vektor percepatan normal tegak lurus terhadap kecepatan linier gerakan (lihat Gambar 1.10). Percepatan normal mencirikan perubahan kecepatan dalam arah dan dilambangkan dengan huruf Vektor percepatan normal diarahkan sepanjang jari-jari kelengkungan lintasan.

Akselerasi penuh

Akselerasi penuh dalam gerak lengkung, itu terdiri dari percepatan tangensial dan normal bersama dan ditentukan oleh rumus:

(menurut teorema Pythagoras untuk persegi panjang persegi panjang).

Dalam topik ini, kita akan mempertimbangkan jenis gerak tak-seragam yang sangat khusus. Berdasarkan oposisi terhadap gerakan seragam, gerakan tidak rata adalah gerakan dengan kecepatan yang tidak sama, di sepanjang lintasan apa pun. Apa ciri-ciri gerak dipercepat beraturan? Ini adalah gerakan yang tidak rata, tapi yang "sama-sama mempercepat". Akselerasi dikaitkan dengan peningkatan kecepatan. Ingat kata "sama", kita mendapatkan peningkatan kecepatan yang sama. Dan bagaimana memahami "peningkatan yang sama dalam kecepatan", bagaimana mengevaluasi kecepatan yang sama meningkat atau tidak? Untuk melakukan ini, kita perlu mendeteksi waktu, memperkirakan kecepatan melalui interval waktu yang sama. Misalnya, sebuah mobil mulai bergerak, dalam dua detik pertama ia mengembangkan kecepatan hingga 10 m/s, dalam dua detik berikutnya 20 m/s, setelah dua detik berikutnya sudah bergerak dengan kecepatan 30 m/ s. Setiap dua detik, kecepatan meningkat dan setiap kali 10 m/s. Ini adalah gerakan yang dipercepat secara seragam.

Besaran fisika yang mencirikan seberapa banyak setiap kali kecepatan meningkat disebut percepatan.

Dapatkah seorang pengendara sepeda bergerak dipercepat secara beraturan jika, setelah berhenti, kecepatannya adalah 7 km/jam pada menit pertama, 9 km/jam pada menit kedua, dan 12 km/jam pada menit ketiga? Itu dilarang! Pengendara sepeda berakselerasi, tetapi tidak sama, pertama mempercepat 7 km/jam (7-0), kemudian 2 km/jam (9-7), kemudian 3 km/jam (12-9).

Biasanya, gerakan dengan kecepatan yang meningkat disebut gerakan dipercepat. Gerakan dengan kecepatan menurun - gerakan lambat. Tetapi fisikawan menyebut setiap gerak dengan kecepatan yang berubah-ubah adalah gerak dipercepat. Apakah mobil mulai (kecepatan meningkat!), atau melambat (kecepatan berkurang!), dalam hal apa pun, ia bergerak dengan akselerasi.

Gerakan dipercepat seragam- ini adalah gerakan tubuh di mana kecepatannya untuk interval waktu yang sama perubahan(bisa bertambah atau berkurang) sama rata

akselerasi tubuh

Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan. Ini adalah angka di mana kecepatan berubah setiap detik. Jika akselerasi modulo tubuh besar, ini berarti tubuh cepat menambah kecepatan (saat berakselerasi) atau cepat kehilangannya (saat melambat). Percepatan- ini adalah besaran vektor fisik, secara numerik sama dengan rasio perubahan kecepatan dengan periode waktu selama perubahan ini terjadi.

Mari kita tentukan percepatan pada soal berikut. Pada saat awal, kecepatan kapal adalah 3 m/s, pada akhir detik pertama kecepatan kapal menjadi 5 m/s, pada akhir detik - 7 m/s, pada akhir sepertiga - 9 m/s, dst. Jelas sekali, . Tapi bagaimana kita menentukan? Kami mempertimbangkan perbedaan kecepatan dalam satu detik. Di detik pertama 5-3=2, di detik kedua 7-5=2, di detik ketiga 9-7=2. Tetapi bagaimana jika kecepatan tidak diberikan untuk setiap detik? Tugas seperti itu: kecepatan awal kapal adalah 3 m/s, pada akhir detik kedua - 7 m/s, pada akhir detik keempat 11 m/s. Dalam hal ini, 11-7 = 4, maka 4/2=2. Kami membagi perbedaan kecepatan dengan interval waktu.

Rumus ini paling sering digunakan dalam memecahkan masalah dalam bentuk yang dimodifikasi:

Rumusnya tidak ditulis dalam bentuk vektor, jadi kita menulis tanda "+" saat benda dipercepat, tanda "-" - saat benda melambat.

Arah vektor percepatan

Arah vektor percepatan ditunjukkan pada gambar

Pada gambar tersebut, mobil bergerak ke arah positif sepanjang sumbu Ox, vektor kecepatan selalu berimpit dengan arah pergerakan (berarah ke kanan). Ketika vektor percepatan bertepatan dengan arah kecepatan, ini berarti bahwa mobil mengalami percepatan. Akselerasinya positif.

Selama percepatan, arah percepatan bertepatan dengan arah kecepatan. Akselerasinya positif.

Pada gambar ini, mobil bergerak ke arah positif pada sumbu Ox, vektor kecepatan sama dengan arah gerakan (ke kanan), percepatan TIDAK sama dengan arah kecepatan, yang berarti bahwa mobil sedang melambat. Akselerasinya negatif.

Saat pengereman, arah percepatan berlawanan dengan arah kecepatan. Akselerasinya negatif.

Mari kita cari tahu mengapa akselerasinya negatif saat pengereman. Misalnya, pada detik pertama, kapal menurunkan kecepatan dari 9m/s menjadi 7m/s, pada detik kedua menjadi 5m/s, pada detik ketiga menjadi 3m/s. Kecepatan berubah menjadi "-2m/s". 3-5=-2; 5-7=-2; 7-9=-2m/s. Dari situlah nilai akselerasi negatif berasal.

Saat memecahkan masalah, jika tubuh melambat, percepatan dalam rumus diganti dengan tanda minus!!!

Bergerak dengan gerakan yang dipercepat secara seragam

Rumus tambahan yang disebut sebelum waktunya

Rumus dalam koordinat

Komunikasi dengan kecepatan sedang

Dengan gerakan yang dipercepat secara seragam, kecepatan rata-rata dapat dihitung sebagai rata-rata aritmatika dari kecepatan awal dan akhir

Dari aturan ini mengikuti formula yang sangat nyaman digunakan saat memecahkan banyak masalah

Rasio jalur

Jika benda bergerak dengan percepatan beraturan, kecepatan awalnya adalah nol, maka lintasan yang ditempuh dalam selang waktu yang sama berturut-turut dihubungkan sebagai deret bilangan ganjil.

Hal utama yang harus diingat

1) Apa itu gerak dipercepat seragam;
2) Apa yang menjadi ciri akselerasi;
3) Percepatan adalah vektor. Jika tubuh berakselerasi, akselerasinya positif, jika melambat, akselerasinya negatif;
3) Arah vektor percepatan;
4) Rumus, satuan pengukuran dalam SI

Latihan

Dua kereta berjalan menuju satu sama lain: satu - dipercepat ke utara, yang lain - perlahan ke selatan. Bagaimana percepatan kereta api diarahkan?

Sama ke utara. Karena kereta pertama memiliki percepatan yang sama dalam arah gerakan, dan kereta kedua memiliki gerakan yang berlawanan (melambat).

Memungkinkan kita untuk ada di planet ini. Bagaimana Anda bisa memahami apa yang dimaksud dengan percepatan sentripetal? Definisi besaran fisis ini disajikan di bawah ini.

Pengamatan

Contoh paling sederhana dari percepatan benda yang bergerak melingkar dapat diamati dengan memutar batu pada tali. Anda menarik tali, dan tali menarik batu ke tengah. Pada setiap saat, tali memberi batu sejumlah gerakan tertentu, dan setiap kali ke arah yang baru. Anda dapat membayangkan gerakan tali sebagai rangkaian sentakan lemah. Sebuah brengsek - dan tali mengubah arahnya, brengsek lain - perubahan lain, dan seterusnya dalam lingkaran. Jika Anda tiba-tiba melepaskan tali, sentakan akan berhenti, dan dengan mereka perubahan arah kecepatan akan berhenti. Batu akan bergerak ke arah garis singgung lingkaran. Timbul pertanyaan: "Dengan percepatan apa tubuh akan bergerak pada saat ini?"

rumus percepatan sentripetal

Pertama-tama, perlu dicatat bahwa gerakan tubuh dalam lingkaran itu kompleks. Batu berpartisipasi dalam dua jenis gerakan pada saat yang sama: di bawah aksi gaya, ia bergerak menuju pusat rotasi, dan pada saat yang sama, secara tangensial ke lingkaran, ia bergerak menjauh dari pusat ini. Menurut Hukum Kedua Newton, gaya yang menahan batu pada tali diarahkan ke pusat rotasi sepanjang tali itu. Vektor percepatan juga akan diarahkan ke sana.

Biarkan selama beberapa waktu t, batu kita, yang bergerak beraturan dengan kecepatan V, bergerak dari titik A ke titik B. Misalkan pada saat benda melintasi titik B, gaya sentripetal berhenti bekerja padanya. Kemudian untuk jangka waktu tertentu akan mengenai titik K. Letaknya pada garis singgung. Jika pada saat yang sama hanya gaya sentripetal yang bekerja pada benda, maka dalam waktu t, bergerak dengan percepatan yang sama, benda itu akan berakhir di titik O, yang terletak pada garis lurus yang mewakili diameter lingkaran. Kedua segmen adalah vektor dan mematuhi aturan penjumlahan vektor. Sebagai hasil penjumlahan dari dua gerakan ini untuk periode waktu t, kita memperoleh hasil gerakan sepanjang busur AB.

Jika selang waktu t diambil sangat kecil, maka busur AB akan berbeda sedikit dari tali busur AB. Dengan demikian, dimungkinkan untuk mengganti gerakan sepanjang busur dengan gerakan sepanjang akord. Dalam hal ini, gerakan batu sepanjang tali busur akan mengikuti hukum gerak lurus, yaitu jarak yang ditempuh AB akan sama dengan hasil kali kecepatan batu dan waktu gerakannya. AB = V x t.

Mari kita tunjukkan percepatan sentripetal yang diinginkan dengan huruf a. Kemudian jalur yang ditempuh hanya di bawah aksi percepatan sentripetal dapat dihitung dengan menggunakan rumus gerak dipercepat beraturan:

Jarak AB sama dengan hasil kali kecepatan dan waktu, yaitu AB = V x t,

AO - dihitung sebelumnya menggunakan rumus gerak dipercepat seragam untuk bergerak dalam garis lurus: AO = pada 2 / 2.

Mengganti data ini ke dalam rumus dan mengubahnya, kami mendapatkan rumus sederhana dan elegan untuk percepatan sentripetal:

Dengan kata-kata, ini dapat dinyatakan sebagai berikut: percepatan sentripetal benda yang bergerak dalam lingkaran sama dengan hasil bagi membagi kecepatan linier kuadrat dengan jari-jari lingkaran di mana benda berputar. Gaya sentripetal dalam hal ini akan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Kecepatan sudut

Kecepatan sudut sama dengan kecepatan linier dibagi dengan jari-jari lingkaran. Kebalikannya juga benar: V = R, di mana adalah kecepatan sudut

Jika kita mengganti nilai ini ke dalam rumus, kita bisa mendapatkan ekspresi untuk percepatan sentrifugal untuk kecepatan sudut. Ini akan terlihat seperti ini:

Akselerasi tanpa perubahan kecepatan

Namun, mengapa benda dengan percepatan yang diarahkan ke pusat tidak bergerak lebih cepat dan bergerak lebih dekat ke pusat rotasi? Jawabannya terletak pada kata-kata percepatan itu sendiri. Fakta menunjukkan bahwa gerak melingkar itu nyata, tetapi memerlukan percepatan menuju pusat untuk mempertahankannya. Di bawah aksi gaya yang disebabkan oleh percepatan ini, ada perubahan momentum, sebagai akibatnya lintasan gerak selalu melengkung, sepanjang waktu mengubah arah vektor kecepatan, tetapi tidak mengubah nilai absolutnya. Bergerak dalam lingkaran, batu kita yang sudah lama menderita akan masuk ke dalam, jika tidak, batu itu akan terus bergerak secara tangensial. Setiap saat, meninggalkan garis singgung, batu tertarik ke pusat, tetapi tidak jatuh ke dalamnya. Contoh lain dari percepatan sentripetal adalah pemain ski air yang membuat lingkaran kecil di atas air. Sosok atlet miring; dia sepertinya jatuh, terus bergerak dan condong ke depan.

Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa percepatan tidak meningkatkan kecepatan tubuh, karena vektor kecepatan dan percepatan saling tegak lurus. Ditambahkan ke vektor kecepatan, percepatan hanya mengubah arah gerak dan menjaga tubuh tetap di orbit.

Margin keamanan terlampaui

Pada pengalaman sebelumnya, kita berhadapan dengan tali ideal yang tidak putus. Tapi, katakanlah tali kami adalah yang paling umum, dan Anda bahkan dapat menghitung upaya setelah itu akan putus. Untuk menghitung gaya ini, cukup dengan membandingkan batas pengaman tali dengan beban yang dialaminya selama rotasi batu. Dengan memutar batu pada kecepatan yang lebih tinggi, Anda memberinya lebih banyak gerakan, dan karenanya lebih banyak akselerasi.

Dengan diameter tali goni sekitar 20 mm, kekuatan tariknya sekitar 26 kN. Perlu dicatat bahwa panjang tali tidak muncul di mana pun. Memutar beban 1 kg pada seutas tali dengan radius 1 m, kita dapat menghitung bahwa kecepatan linier yang diperlukan untuk memutuskannya adalah 26 x 10 3 = 1kg x V 2 / 1 m. Dengan demikian, kecepatan yang berbahaya untuk dilampaui akan sama dengan 26 x 10 3 \u003d 161 m / s.

Gravitasi

Saat mempertimbangkan eksperimen, kami mengabaikan aksi gravitasi, karena pada kecepatan tinggi seperti itu pengaruhnya sangat kecil. Tetapi Anda dapat melihat bahwa ketika melepas tali panjang, tubuh menggambarkan lintasan yang lebih kompleks dan secara bertahap mendekati tanah.

benda angkasa

Jika kita mentransfer hukum gerak melingkar ke ruang angkasa dan menerapkannya pada gerak benda langit, kita dapat menemukan kembali beberapa rumus yang sudah lama kita kenal. Misalnya, gaya yang digunakan suatu benda untuk tertarik ke Bumi dikenal dengan rumus:

Dalam kasus kami, faktor g adalah percepatan sentripetal yang diturunkan dari rumus sebelumnya. Hanya dalam hal ini, peran batu akan dimainkan oleh benda langit yang tertarik ke Bumi, dan peran tali akan menjadi kekuatan tarik bumi. Faktor g akan dinyatakan dalam jari-jari planet kita dan kecepatan rotasinya.

Hasil

Inti dari percepatan sentripetal adalah kerja keras dan tanpa pamrih untuk menjaga benda bergerak di orbit. Sebuah kasus paradoks diamati ketika, dengan percepatan konstan, tubuh tidak mengubah kecepatannya. Bagi pikiran yang tidak terlatih, pernyataan seperti itu agak paradoks. Namun demikian, ketika menghitung gerakan elektron di sekitar inti, dan ketika menghitung kecepatan rotasi bintang di sekitar lubang hitam, percepatan sentripetal memainkan peran penting.

Perpindahan (dalam kinematika) adalah perubahan lokasi tubuh fisik dalam ruang relatif terhadap kerangka acuan yang dipilih. Juga, perpindahan adalah vektor yang mencirikan perubahan ini. Ini memiliki sifat aditif.

Kecepatan (sering dilambangkan dari kecepatan bahasa Inggris atau vitesse Prancis) adalah kuantitas fisik vektor yang mencirikan kecepatan gerakan dan arah pergerakan titik material dalam ruang relatif terhadap sistem referensi yang dipilih (misalnya, kecepatan sudut).

Percepatan (biasanya dilambangkan dalam mekanika teoretis) - turunan waktu dari kecepatan, besaran vektor yang menunjukkan seberapa besar vektor kecepatan suatu titik (benda) berubah saat bergerak per satuan waktu (yaitu, percepatan memperhitungkan tidak hanya perubahan kecepatan , tetapi juga arahnya).

Percepatan tangensial (tangensial) adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis singgung lintasan pada titik tertentu dalam lintasan. Akselerasi tangensial mencirikan perubahan modulo kecepatan selama gerak lengkung.

Beras. 1.10. percepatan tangensial.

Arah vektor percepatan tangensial (lihat Gambar 1.10) bertepatan dengan arah kecepatan linier atau berlawanan dengannya. Artinya, vektor percepatan tangensial terletak pada sumbu yang sama dengan lingkaran singgung, yang merupakan lintasan tubuh.

Percepatan normal

Percepatan normal adalah komponen vektor percepatan yang diarahkan sepanjang garis normal ke lintasan gerak pada titik tertentu pada lintasan gerak benda. Artinya, vektor percepatan normal tegak lurus terhadap kecepatan linier gerakan (lihat Gambar 1.10). Percepatan normal mencirikan perubahan kecepatan dalam arah dan dilambangkan dengan huruf n. Vektor percepatan normal diarahkan sepanjang jari-jari kelengkungan lintasan.

Akselerasi penuh

Akselerasi penuh dalam gerak lengkung, itu terdiri dari percepatan tangensial dan normal sesuai dengan aturan penambahan vektor dan ditentukan oleh rumus:

(menurut teorema Pythagoras untuk persegi panjang persegi panjang).

Arah percepatan penuh juga ditentukan oleh aturan penjumlahan vektor:

Memaksa. Bobot. hukum Newton.

Gaya adalah kuantitas fisik vektor, yang merupakan ukuran intensitas dampak pada tubuh tertentu dari tubuh lain, serta bidang. Gaya yang diterapkan pada benda masif adalah penyebab perubahan kecepatannya atau terjadinya deformasi di dalamnya.

Massa (dari bahasa Yunani ) adalah besaran fisika skalar, salah satu besaran terpenting dalam fisika. Awalnya (abad XVII-XIX), ia mencirikan "jumlah materi" dalam objek fisik, di mana, menurut gagasan saat itu, kemampuan objek untuk menahan gaya yang diterapkan (kelembaman) dan sifat gravitasi - berat tergantung. Ini terkait erat dengan konsep "energi" dan "momentum" (menurut konsep modern, massa setara dengan energi diam).

hukum pertama Newton

Ada kerangka acuan seperti itu, yang disebut kerangka inersia, relatif terhadap titik material, tanpa adanya pengaruh eksternal, mempertahankan besar dan arah kecepatannya tanpa batas.

hukum kedua Newton

Dalam kerangka acuan inersia, percepatan yang diterima titik material berbanding lurus dengan resultan semua gaya yang diterapkan padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

hukum ketiga Newton

Titik-titik material bekerja satu sama lain secara berpasangan dengan gaya-gaya yang sifatnya sama, diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan titik-titik ini, yang besarnya sama dan arahnya berlawanan:

Detak. Hukum kekekalan momentum. Guncangan elastis dan tidak elastis.

Impuls (Jumlah gerak) adalah besaran fisika vektor yang mencirikan ukuran gerak mekanis suatu benda. Dalam mekanika klasik, momentum suatu benda sama dengan produk massa m benda ini dan kecepatannya v, arah momentum bertepatan dengan arah vektor kecepatan:

Hukum kekekalan momentum (Hukum kekekalan momentum) menyatakan bahwa jumlah vektor momentum semua benda (atau partikel) dari sistem tertutup adalah nilai konstan.

Dalam mekanika klasik, hukum kekekalan momentum biasanya diturunkan sebagai konsekuensi dari hukum Newton. Dari hukum Newton, dapat ditunjukkan bahwa ketika bergerak dalam ruang kosong, momentum kekal dalam waktu, dan dengan adanya interaksi, laju perubahannya ditentukan oleh jumlah gaya yang diterapkan.

Seperti hukum kekekalan fundamental lainnya, hukum kekekalan momentum menjelaskan salah satu simetri fundamental - homogenitas ruang.

Dampak yang benar-benar tidak elastis Interaksi kejut semacam itu disebut, di mana tubuh terhubung (melekat) satu sama lain dan bergerak sebagai satu tubuh.

Pada tumbukan tidak lenting sempurna, energi mekanik tidak kekal. Itu sebagian atau seluruhnya masuk ke energi internal tubuh (pemanasan).

Dampak yang benar-benar elastis disebut tumbukan di mana energi mekanik suatu sistem benda adalah kekal.

Dalam banyak kasus, tumbukan atom, molekul, dan partikel elementer mematuhi hukum tumbukan lenting mutlak.

Dengan tumbukan yang benar-benar elastis, bersama dengan hukum kekekalan momentum, hukum kekekalan energi mekanik terpenuhi.

4. Jenis energi mekanik. Pekerjaan. Kekuatan. Hukum kekekalan energi.

Dalam mekanika, ada dua jenis energi: kinetik dan potensial.

Energi kinetik adalah energi mekanik dari setiap benda yang bergerak bebas dan diukur dengan kerja yang dapat dilakukan benda tersebut ketika melambat hingga berhenti total.

Jadi, energi kinetik benda yang bergerak translasi sama dengan setengah produk massa benda ini dan kuadrat kecepatannya:

Energi potensial adalah energi mekanik dari suatu sistem benda, ditentukan oleh pengaturan timbal baliknya dan sifat gaya interaksi di antara mereka. Secara numerik, energi potensial sistem pada posisinya yang diberikan sama dengan kerja yang akan dihasilkan gaya yang bekerja pada sistem ketika sistem bergerak dari posisi ini ke tempat energi potensial secara konvensional dianggap nol (E n \u003d 0 ). Konsep "energi potensial" hanya berlaku untuk sistem konservatif, yaitu. sistem di mana kerja gaya yang bekerja hanya bergantung pada posisi awal dan akhir sistem.

Jadi, untuk beban dengan berat P, dinaikkan ke ketinggian h, energi potensial akan sama dengan E n = Ph (E n = 0 pada h = 0); untuk beban yang dipasang pada pegas, E n = kΔl 2 / 2, di mana l adalah perpanjangan (kompresi) pegas, k adalah koefisien kekakuannya (E n = 0 pada l = 0); untuk dua partikel dengan massa m 1 dan m 2 tertarik menurut hukum gravitasi universal, , di mana adalah konstanta gravitasi, r adalah jarak antar partikel (E n = 0 sebagai r → ).

Istilah "usaha" dalam mekanika memiliki dua arti: kerja sebagai suatu proses di mana suatu gaya menggerakkan suatu benda yang bekerja pada sudut selain 90°; usaha adalah besaran fisika yang sama dengan produk gaya, perpindahan dan kosinus sudut antara arah gaya dan perpindahan:

Usaha adalah nol ketika benda bergerak dengan inersia (F = 0), ketika tidak ada gerakan (s = 0), atau ketika sudut antara gerakan dan gaya adalah 90° (cos a = 0). Satuan SI untuk usaha adalah joule (J).

1 joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya 1 N ketika sebuah benda bergerak sejauh 1 m sepanjang garis kerja gaya tersebut. Untuk menentukan kecepatan kerja, masukkan nilai "daya".

Daya adalah besaran fisika yang sama dengan rasio kerja yang dilakukan selama periode waktu tertentu terhadap periode waktu ini.

Bedakan daya rata-rata selama periode waktu:

dan daya sesaat pada waktu tertentu:

Karena usaha adalah ukuran perubahan energi, daya juga dapat didefinisikan sebagai laju perubahan energi suatu sistem.

Satuan SI untuk daya adalah watt, yang sama dengan satu joule per detik.

Hukum kekekalan energi adalah hukum alam yang mendasar, ditetapkan secara empiris dan terdiri dari fakta bahwa untuk sistem fisik yang terisolasi, kuantitas fisik skalar dapat diperkenalkan, yang merupakan fungsi dari parameter sistem dan disebut energi, yang dilestarikan dari waktu ke waktu. Karena hukum kekekalan energi tidak mengacu pada besaran dan fenomena tertentu, tetapi mencerminkan pola umum yang berlaku di mana-mana dan selalu, itu tidak dapat disebut sebagai hukum, tetapi prinsip kekekalan energi.

Dalam kursus fisika kelas 7, Anda mempelajari jenis gerak yang paling sederhana - gerak beraturan dalam garis lurus. Dengan gerakan seperti itu, kecepatan tubuh adalah konstan dan tubuh menempuh jalur yang sama untuk interval waktu yang sama.

Kebanyakan gerakan, bagaimanapun, tidak dapat dianggap seragam. Di beberapa bagian tubuh mereka mungkin memiliki kecepatan yang lebih rendah, di bagian lain - yang lebih besar. Misalnya, kereta api yang meninggalkan stasiun mulai bergerak lebih cepat dan lebih cepat. Mendekati stasiun, dia, sebaliknya, memperlambat gerakannya.

Mari kita lakukan percobaan. Mari kita pasang penetes di troli, dari mana tetesan cairan berwarna jatuh secara berkala. Mari kita letakkan kereta ini di atas papan miring dan lepaskan. Kita akan melihat bahwa jarak antara jejak yang ditinggalkan oleh tetesan akan menjadi lebih besar dan lebih besar saat kereta bergerak ke bawah (Gbr. 3). Ini berarti bahwa kereta menempuh jarak yang tidak sama dalam interval waktu yang sama. Kecepatan gerobak bertambah. Selain itu, seperti yang dapat dibuktikan, untuk selang waktu yang sama, kecepatan kereta yang bergerak menuruni papan miring meningkat sepanjang waktu dengan jumlah yang sama.

Jika kecepatan tubuh selama gerakan tidak rata untuk interval waktu yang sama berubah dengan cara yang sama, maka gerakan itu disebut dipercepat secara seragam.

Jadi, misalnya, eksperimen telah menetapkan bahwa kecepatan benda yang jatuh bebas (tanpa adanya hambatan udara) meningkat sekitar 9,8 m / s setiap detik, yaitu jika pada awalnya benda itu diam, kemudian sedetik setelah mulai jatuh itu akan memiliki kecepatan 9,8 m / s, setelah satu detik - 19,6 m / s, setelah satu detik - 29,4 m / s, dll.

Besaran fisika yang menunjukkan seberapa besar perubahan kecepatan suatu benda untuk setiap detik dari gerak yang dipercepat secara seragam disebut percepatan.

a - percepatan.

Satuan percepatan dalam SI adalah percepatan di mana untuk setiap detik kecepatan benda berubah sebesar 1 m / s, yaitu meter per detik per detik. Satuan ini diberi nama 1 m / s 2 dan disebut "meter per detik kuadrat".

Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan. Jika, misalnya, percepatan tubuh adalah 10 m / s 2, maka ini berarti bahwa untuk setiap detik kecepatan tubuh berubah 10 m / s, yaitu 10 kali lebih cepat daripada dengan percepatan 1 m / s 2 .

Contoh percepatan yang ditemui dalam kehidupan kita dapat dilihat pada Tabel 1.


Bagaimana percepatan benda mulai bergerak dihitung?

Misalnya, diketahui bahwa kecepatan kereta listrik yang meninggalkan stasiun bertambah 1,2 m/s dalam 2 s. Kemudian, untuk mengetahui berapa peningkatannya dalam 1 s, Anda perlu membagi 1,2 m / s dengan 2 s. Kami akan mendapatkan 0,6 m / s 2. Ini adalah percepatan kereta api.

Jadi, untuk menemukan percepatan benda yang memulai gerak dipercepat beraturan, perlu untuk membagi kecepatan yang diperoleh benda dengan waktu selama kecepatan ini tercapai:

Mari kita tunjukkan semua kuantitas yang termasuk dalam ungkapan ini dalam huruf Latin:

a - akselerasi; v - kecepatan yang diperoleh; t - waktu.

Maka rumus untuk menentukan percepatan dapat ditulis sebagai berikut:

Rumus ini berlaku untuk gerak dipercepat seragam dari keadaan diam, yaitu, ketika kecepatan awal benda adalah nol. Kecepatan awal benda dilambangkan dengan Rumus (2.1), sehingga sah untuk menuangkan, asalkan v 0 = 0.

Jika nol bukan kecepatan awal, tetapi kecepatan akhir (yang dilambangkan hanya dengan huruf v), maka rumus percepatan berbentuk:

Dalam bentuk ini, rumus akselerasi digunakan dalam kasus di mana benda dengan kecepatan tertentu v 0 mulai bergerak lebih lambat dan lebih lambat hingga akhirnya berhenti (v \u003d 0). Dengan rumus ini, misalnya, kita akan menghitung percepatan saat mengerem mobil dan kendaraan lain. Dengan waktu t yang kami maksud adalah waktu perlambatan.

Seperti kecepatan, akselerasi tubuh tidak hanya dicirikan oleh nilai numerik, tetapi juga oleh arah. Ini berarti bahwa percepatan juga merupakan besaran vektor. Oleh karena itu, dalam gambar itu digambarkan sebagai panah.

Jika kecepatan tubuh selama gerakan bujursangkar dipercepat secara seragam meningkat, maka percepatan diarahkan ke arah yang sama dengan kecepatan (Gbr. 4, a); jika kecepatan tubuh selama gerakan ini berkurang, maka akselerasi diarahkan ke arah yang berlawanan (Gbr. 4, b).

Dalam gerak lurus beraturan, kecepatan tubuh tidak berubah. Oleh karena itu, tidak ada percepatan selama gerakan seperti itu (a = 0) dan tidak dapat ditunjukkan pada gambar.

1. Gerak apa yang disebut percepatan beraturan? 2. Apa itu percepatan? 3. Apa yang menjadi ciri percepatan? 4. Dalam hal apa percepatan sama dengan nol? 5. Apa rumus percepatan benda selama gerak dipercepat beraturan dari keadaan diam? 6. Apa rumus percepatan tubuh ketika kecepatan berkurang menjadi nol? 7. Bagaimana arah percepatan pada gerak lurus yang dipercepat beraturan?

tugas eksperimental. Menggunakan penggaris sebagai bidang miring, letakkan koin di tepi atasnya dan lepaskan. Apakah koin akan bergerak? Jika demikian, bagaimana - dipercepat secara seragam atau seragam? Bagaimana itu tergantung pada sudut penggaris?