Como encontrar a aceleração de um corpo. Aceleração

Aceleraçãoé um valor que caracteriza a taxa de variação da velocidade.

Por exemplo, um carro, se afastando, aumenta a velocidade do movimento, ou seja, ele se move em ritmo acelerado. Inicialmente, sua velocidade é zero. Partindo de uma paralisação, o carro acelera gradualmente até uma certa velocidade. Se um semáforo vermelho acender no caminho, o carro irá parar. Mas não vai parar imediatamente, mas depois de algum tempo. Ou seja, sua velocidade diminuirá para zero - o carro se moverá lentamente até parar completamente. No entanto, em física não existe o termo "desaceleração". Se o corpo estiver se movendo, diminuindo a velocidade, essa também será a aceleração do corpo, apenas com um sinal de menos (como você se lembra, a velocidade é uma quantidade vetorial).

> é a razão entre a mudança na velocidade e o intervalo de tempo durante o qual esta mudança ocorreu. A aceleração média pode ser determinada pela fórmula:

Arroz. 1.8. Aceleração média. no SI unidade de aceleraçãoé 1 metro por segundo por segundo (ou metro por segundo ao quadrado), ou seja

Um metro por segundo ao quadrado é igual à aceleração de um ponto que se move em linha reta, na qual em um segundo a velocidade desse ponto aumenta em 1 m / s. Em outras palavras, a aceleração determina o quanto a velocidade de um corpo muda em um segundo. Por exemplo, se a aceleração é de 5 m / s 2, isso significa que a velocidade do corpo aumenta em 5 m / s a ​​cada segundo.

Aceleração instantânea de um corpo (ponto material) em um dado momento de tempo é uma quantidade física igual ao limite ao qual a aceleração média tende quando o intervalo de tempo tende a zero. Em outras palavras, esta é a aceleração que o corpo desenvolve em um período de tempo muito curto:

Com o movimento retilíneo acelerado, a velocidade do corpo aumenta em valor absoluto, ou seja,

V2 > v1

e a direção do vetor aceleração coincide com o vetor velocidade

Se a velocidade do módulo do corpo diminui, isto é

V 2< v 1

então a direção do vetor aceleração é oposta à direção do vetor velocidade Em outras palavras, neste caso, desaceleração, enquanto a aceleração será negativa (e< 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.

Arroz. 1.9. Aceleração instantânea.

Ao se mover ao longo de uma trajetória curvilínea, não apenas o módulo de velocidade muda, mas também sua direção. Neste caso, o vetor aceleração é representado como duas componentes (veja a próxima seção).

Aceleração tangencial (tangencial)é a componente do vetor aceleração direcionado ao longo da tangente à trajetória em um dado ponto da trajetória. A aceleração tangencial caracteriza a mudança no módulo de velocidade durante o movimento curvilíneo.

Arroz. 1.10. aceleração tangencial.

A direção do vetor de aceleração tangencial (ver Fig. 1.10) coincide com a direção da velocidade linear ou oposta a ela. Ou seja, o vetor de aceleração tangencial está no mesmo eixo que o círculo tangente, que é a trajetória do corpo.

Aceleração normal

Aceleração normalé um componente do vetor aceleração direcionado ao longo da normal à trajetória do movimento em um dado ponto na trajetória do movimento do corpo. Ou seja, o vetor de aceleração normal é perpendicular à velocidade linear do movimento (veja a Fig. 1.10). A aceleração normal caracteriza a mudança de velocidade na direção e é denotada pela letra O vetor de aceleração normal é direcionado ao longo do raio de curvatura da trajetória.

Aceleração total

Aceleração total no movimento curvilíneo, consiste em acelerações tangenciais e normais ao longo e é determinado pela fórmula:

(de acordo com o teorema de Pitágoras para um retângulo retangular).

Neste tópico, consideraremos um tipo muito especial de movimento não uniforme. Baseado na oposição ao movimento uniforme, o movimento desigual é o movimento a uma velocidade desigual, ao longo de qualquer trajetória. Qual é a característica do movimento uniformemente acelerado? Trata-se de um movimento desigual, mas que "igualmente acelerando". A aceleração está associada a um aumento na velocidade. Lembre-se da palavra "igual", obtemos um aumento igual na velocidade. E como entender "um aumento igual na velocidade", como avaliar se a velocidade está aumentando igualmente ou não? Para fazer isso, precisamos detectar o tempo, estimar a velocidade no mesmo intervalo de tempo. Por exemplo, um carro começa a se mover, nos primeiros dois segundos ele desenvolve uma velocidade de até 10 m/s, nos próximos dois segundos 20 m/s, após mais dois segundos ele já está se movendo a uma velocidade de 30 m/s s. A cada dois segundos, a velocidade aumenta e a cada vez em 10 m/s. Este é um movimento uniformemente acelerado.


A quantidade física que caracteriza o quanto cada vez que a velocidade aumenta é chamada de aceleração.

O movimento de um ciclista pode ser considerado uniformemente acelerado se, após a parada, sua velocidade for 7 km/h no primeiro minuto, 9 km/h no segundo e 12 km/h no terceiro? É proibido! O ciclista acelera, mas não igualmente, primeiro acelerando 7 km/h (7-0), depois 2 km/h (9-7), depois 3 km/h (12-9).

Normalmente, o movimento com velocidade crescente é chamado de movimento acelerado. Movimento com velocidade decrescente - câmera lenta. Mas os físicos chamam qualquer movimento com uma velocidade variável de movimento acelerado. Quer o carro arranque (a velocidade aumenta!), ou diminui a velocidade (a velocidade diminui!), em qualquer caso, ele se move com aceleração.

Movimento uniformemente acelerado- este é um movimento de um corpo em que sua velocidade para quaisquer intervalos de tempo iguais mudanças(pode aumentar ou diminuir) igualmente

aceleração do corpo

A aceleração caracteriza a taxa de variação da velocidade. Este é o número pelo qual a velocidade muda a cada segundo. Se o módulo de aceleração do corpo for grande, isso significa que o corpo ganha velocidade rapidamente (quando acelera) ou a perde rapidamente (quando desacelera). Aceleração- esta é uma grandeza física vetorial, numericamente igual à razão entre a variação da velocidade e o período de tempo durante o qual esta variação ocorreu.

Vamos determinar a aceleração no seguinte problema. No momento inicial, a velocidade do navio era de 3 m/s, no final do primeiro segundo a velocidade do navio tornou-se 5 m/s, no final do segundo - 7 m/s, no final do terceiro - 9 m/s, etc. Obviamente, . Mas como determinamos? Consideramos a diferença de velocidade em um segundo. No primeiro segundo 5-3=2, no segundo segundo 7-5=2, no terceiro 9-7=2. Mas e se as velocidades não forem dadas para cada segundo? Tal tarefa: a velocidade inicial do navio é de 3 m/s, no final do segundo segundo - 7 m/s, no final do quarto 11 m/s. Neste caso, 11-7 = 4, então 4/2=2. Dividimos a diferença de velocidade pelo intervalo de tempo.


Esta fórmula é mais frequentemente usada na resolução de problemas de forma modificada:

A fórmula não é escrita em forma vetorial, então escrevemos o sinal "+" quando o corpo acelera, o sinal "-" - quando desacelera.

Direção do vetor aceleração

A direção do vetor aceleração é mostrada nas figuras


Nesta figura, o carro está se movendo em uma direção positiva ao longo do eixo Ox, o vetor velocidade sempre coincide com a direção do movimento (direcionado para a direita). Quando o vetor aceleração coincide com a direção da velocidade, isso significa que o carro está acelerando. A aceleração é positiva.

Durante a aceleração, a direção da aceleração coincide com a direção da velocidade. A aceleração é positiva.


Nesta foto, o carro está se movendo no sentido positivo no eixo Ox, o vetor velocidade é o mesmo que a direção do movimento (para a direita), a aceleração NÃO é a mesma que a direção da velocidade, o que significa que o carro está desacelerando. A aceleração é negativa.

Ao travar, o sentido de aceleração é oposto ao sentido da velocidade. A aceleração é negativa.

Vamos descobrir por que a aceleração é negativa na frenagem. Por exemplo, no primeiro segundo, o navio baixou a velocidade de 9m/s para 7m/s, no segundo para 5m/s, no terceiro para 3m/s. A velocidade muda para "-2m/s". 3-5=-2; 5-7=-2; 7-9=-2m/s. É daí que vem o valor negativo da aceleração.

Ao resolver problemas, se o corpo desacelera, a aceleração nas fórmulas é substituída por um sinal de menos!!!

Movendo-se com movimento uniformemente acelerado

Uma fórmula adicional chamada prematuro

Fórmula em coordenadas


Comunicação com velocidade média

Com movimento uniformemente acelerado, a velocidade média pode ser calculada como a média aritmética da velocidade inicial e final

Desta regra segue uma fórmula que é muito conveniente de usar na resolução de muitos problemas

Proporção do caminho

Se o corpo se move uniformemente acelerado, a velocidade inicial é zero, então os caminhos percorridos em sucessivos intervalos de tempo iguais são relacionados como uma série de números ímpares.

A principal coisa a lembrar

1) O que é movimento uniformemente acelerado;
2) O que caracteriza a aceleração;
3) A aceleração é um vetor. Se o corpo acelera, a aceleração é positiva; se desacelera, a aceleração é negativa;
3) Direção do vetor aceleração;
4) Fórmulas, unidades de medida no SI

Exercícios

Dois trens vão um em direção ao outro: um - acelerado para o norte, o outro - lentamente para o sul. Como as acelerações dos trens são direcionadas?

Igual ao norte. Porque o primeiro trem tem a mesma aceleração na direção do movimento, e o segundo tem o movimento oposto (ele desacelera).

Nos permite existir neste planeta. Como você pode entender o que constitui a aceleração centrípeta? A definição desta grandeza física é apresentada a seguir.

Observações

O exemplo mais simples da aceleração de um corpo em movimento circular pode ser observado girando uma pedra sobre uma corda. Você puxa a corda, e a corda puxa a pedra para o centro. A cada momento, a corda dá à pedra uma certa quantidade de movimento, e a cada vez em uma nova direção. Você pode imaginar o movimento da corda como uma série de puxões fracos. Um puxão - e a corda muda de direção, outro puxão - outra mudança e assim por diante em um círculo. Se você soltar a corda de repente, os solavancos vão parar e, com eles, a mudança na direção da velocidade vai parar. A pedra se moverá na direção tangente ao círculo. Surge a pergunta: "Com que aceleração o corpo se moverá neste instante?"

fórmula da aceleração centrípeta

Em primeiro lugar, vale a pena notar que o movimento do corpo em círculo é complexo. A pedra participa de dois tipos de movimento ao mesmo tempo: sob a ação de uma força, move-se em direção ao centro de rotação e, ao mesmo tempo, tangencialmente ao círculo, afasta-se deste centro. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força que segura uma pedra em uma corda é direcionada para o centro de rotação ao longo dessa corda. O vetor aceleração também será direcionado para lá.

Seja por algum tempo t, nossa pedra, movendo-se uniformemente com velocidade V, vá do ponto A ao ponto B. Suponha que no momento em que o corpo cruzou o ponto B, a força centrípeta deixou de agir sobre ela. Então, por um período de tempo, ele atingiria o ponto K. Ele fica na tangente. Se no mesmo instante apenas forças centrípetas atuassem sobre o corpo, então no tempo t, movendo-se com a mesma aceleração, ele terminaria no ponto O, que está localizado em uma linha reta que representa o diâmetro de um círculo. Ambos os segmentos são vetores e obedecem à regra de adição de vetores. Como resultado da soma desses dois movimentos por um período de tempo t, obtemos o movimento resultante ao longo do arco AB.

Se o intervalo de tempo t for desprezivelmente pequeno, então o arco AB diferirá pouco da corda AB. Assim, é possível substituir o movimento ao longo de um arco por um movimento ao longo de uma corda. Nesse caso, o movimento da pedra ao longo da corda obedecerá às leis do movimento retilíneo, ou seja, a distância AB percorrida será igual ao produto da velocidade da pedra pelo tempo de seu movimento. AB = V x t.

Vamos denotar a aceleração centrípeta desejada pela letra a. Então o caminho percorrido apenas sob a ação da aceleração centrípeta pode ser calculado usando a fórmula do movimento uniformemente acelerado:

A distância AB é igual ao produto da velocidade pelo tempo, ou seja, AB = V x t,

AO - calculado anteriormente usando a fórmula de movimento uniformemente acelerado para movimento em linha reta: AO = em 2 / 2.

Substituindo esses dados na fórmula e transformando-os, obtemos uma fórmula simples e elegante para a aceleração centrípeta:

Em palavras, isso pode ser expresso da seguinte forma: a aceleração centrípeta de um corpo se movendo em um círculo é igual ao quociente da divisão da velocidade linear ao quadrado pelo raio do círculo ao longo do qual o corpo gira. A força centrípeta neste caso será semelhante à imagem abaixo.

Velocidade angular

A velocidade angular é igual à velocidade linear dividida pelo raio do círculo. O inverso também é verdadeiro: V = ωR, onde ω é a velocidade angular

Se substituirmos esse valor na fórmula, podemos obter a expressão da aceleração centrífuga para a velocidade angular. Isso parecerá assim:

Aceleração sem mudança de velocidade

E, no entanto, por que um corpo com aceleração direcionada para o centro não se move mais rápido e se aproxima do centro de rotação? A resposta está na própria formulação da aceleração. Os fatos mostram que o movimento circular é real, mas que requer aceleração em direção ao centro para mantê-lo. Sob a ação da força causada por essa aceleração, há uma mudança no momento, como resultado da qual a trajetória do movimento é constantemente curvada, mudando o tempo todo a direção do vetor velocidade, mas não alterando seu valor absoluto. Movendo-se em círculo, nossa pedra sofredora corre para dentro, caso contrário continuaria a se mover tangencialmente. A cada momento, saindo pela tangente, a pedra é atraída para o centro, mas não cai nele. Outro exemplo de aceleração centrípeta seria um esquiador aquático fazendo pequenos círculos na água. A figura do atleta está inclinada; ele parece estar caindo, continuando a se mover e se inclinando para frente.

Assim, podemos concluir que a aceleração não aumenta a velocidade do corpo, pois os vetores velocidade e aceleração são perpendiculares entre si. Somada ao vetor velocidade, a aceleração apenas altera a direção do movimento e mantém o corpo em órbita.

Margem de segurança excedida

Na experiência anterior, estávamos lidando com uma corda ideal que não quebrava. Mas, digamos que nossa corda seja a mais comum, e você pode até calcular o esforço após o qual ela simplesmente quebrará. Para calcular esta força, basta comparar a margem de segurança da corda com a carga que ela sofre durante a rotação da pedra. Ao girar a pedra a uma velocidade mais alta, você lhe dá mais movimento e, portanto, mais aceleração.

Com um diâmetro de corda de juta de cerca de 20 mm, sua resistência à tração é de cerca de 26 kN. Vale ressaltar que o comprimento da corda não aparece em nenhum lugar. Girando uma carga de 1 kg em uma corda com um raio de 1 m, podemos calcular que a velocidade linear necessária para quebrá-la é 26 x 10 3 = 1 kg x V 2 / 1 m. Assim, a velocidade que é perigoso ultrapassar será ser igual a √ 26 x 10 3 \u003d 161 m / s.

Gravidade

Ao considerar o experimento, negligenciamos a ação da gravidade, pois em velocidades tão altas sua influência é insignificantemente pequena. Mas você pode ver que ao desenrolar uma corda longa, o corpo descreve uma trajetória mais complexa e gradualmente se aproxima do solo.

corpos celestiais

Se transferirmos as leis do movimento circular para o espaço e as aplicarmos ao movimento dos corpos celestes, podemos redescobrir várias fórmulas há muito familiares. Por exemplo, a força com que um corpo é atraído para a Terra é conhecida pela fórmula:

No nosso caso, o fator g é a própria aceleração centrípeta que foi derivada da fórmula anterior. Somente neste caso, o papel de uma pedra será desempenhado por um corpo celeste atraído pela Terra, e o papel de uma corda será a força de atração da Terra. O fator g será expresso em termos do raio do nosso planeta e da velocidade de sua rotação.

Resultados

A essência da aceleração centrípeta é o trabalho duro e ingrato de manter um corpo em movimento em órbita. Um caso paradoxal é observado quando, com aceleração constante, o corpo não muda sua velocidade. Para a mente destreinada, tal afirmação é bastante paradoxal. No entanto, ao calcular o movimento de um elétron ao redor do núcleo e ao calcular a velocidade de rotação de uma estrela ao redor de um buraco negro, a aceleração centrípeta desempenha um papel importante.

Deslocamento (em cinemática) é uma mudança na localização de um corpo físico no espaço em relação ao quadro de referência selecionado. Além disso, o deslocamento é um vetor que caracteriza essa mudança. Tem a propriedade de aditividade.

Velocidade (muitas vezes denotada de velocidade inglesa ou vitesse francesa) é uma quantidade física vetorial que caracteriza a velocidade de movimento e a direção do movimento de um ponto material no espaço em relação ao sistema de referência selecionado (por exemplo, velocidade angular).

Aceleração (geralmente denotada na mecânica teórica) - a derivada temporal da velocidade, uma quantidade vetorial que mostra o quanto o vetor velocidade de um ponto (corpo) muda à medida que se move por unidade de tempo (ou seja, a aceleração leva em consideração não apenas a mudança na velocidade , mas também suas direções).

Aceleração tangencial (tangencial)é a componente do vetor aceleração direcionado ao longo da tangente à trajetória em um dado ponto da trajetória. A aceleração tangencial caracteriza a mudança no módulo de velocidade durante o movimento curvilíneo.

Arroz. 1.10. aceleração tangencial.

A direção do vetor de aceleração tangencial τ (ver Fig. 1.10) coincide com a direção da velocidade linear ou é oposta a ela. Ou seja, o vetor de aceleração tangencial está no mesmo eixo que o círculo tangente, que é a trajetória do corpo.

Aceleração normal

Aceleração normalé um componente do vetor aceleração direcionado ao longo da normal à trajetória do movimento em um dado ponto na trajetória do movimento do corpo. Ou seja, o vetor de aceleração normal é perpendicular à velocidade linear do movimento (veja a Fig. 1.10). A aceleração normal caracteriza a mudança de velocidade na direção e é denotada pela letra n. O vetor aceleração normal é direcionado ao longo do raio de curvatura da trajetória.

Aceleração total

Aceleração total no movimento curvilíneo, é composto de acelerações tangenciais e normais de acordo com a regra de adição vetorial e é determinado pela fórmula:

(de acordo com o teorema de Pitágoras para um retângulo retangular).

A direção da aceleração total também é determinada pela regra de adição vetorial:

    Força. Peso. Leis de Newton.

A força é uma quantidade física vetorial, que é uma medida da intensidade do impacto em um determinado corpo de outros corpos, bem como campos. A força aplicada a um corpo maciço é a causa de uma mudança em sua velocidade ou a ocorrência de deformações nele.

Massa (do grego μάζα) é uma quantidade física escalar, uma das quantidades mais importantes da física. Inicialmente (séculos XVII-XIX), caracterizava a “quantidade de matéria” em um objeto físico, sobre o qual, segundo as ideias da época, tanto a capacidade do objeto de resistir à força aplicada (inércia) quanto as propriedades gravitacionais - peso dependia. Está intimamente relacionado aos conceitos de "energia" e "momento" (de acordo com conceitos modernos, massa é equivalente a energia de repouso).

A primeira lei de Newton

Existem tais referenciais, chamados inerciais, em relação aos quais um ponto material, na ausência de influências externas, retém a magnitude e a direção de sua velocidade indefinidamente.

segunda lei de newton

Em um referencial inercial, a aceleração que um ponto material recebe é diretamente proporcional à resultante de todas as forças aplicadas a ele e inversamente proporcional à sua massa.

Terceira lei de Newton

Os pontos materiais atuam uns sobre os outros em pares com forças da mesma natureza, direcionadas ao longo da linha reta que conecta esses pontos, iguais em magnitude e opostas em direção:

    Pulso. Lei da conservação da quantidade de movimento. Choques elásticos e inelásticos.

Impulso (Número de movimento) é uma grandeza física vetorial que caracteriza a medida do movimento mecânico de um corpo. Na mecânica clássica, o momento de um corpo é igual ao produto da massa m desse corpo e sua velocidade v, a direção do momento coincide com a direção do vetor velocidade:

A lei da conservação do momento (Lei da conservação do momento) afirma que a soma vetorial dos momentos de todos os corpos (ou partículas) de um sistema fechado é um valor constante.

Na mecânica clássica, a lei da conservação do momento é geralmente derivada como consequência das leis de Newton. A partir das leis de Newton, pode-se mostrar que, ao se mover no espaço vazio, o momento é conservado no tempo e, na presença de interação, a taxa de sua mudança é determinada pela soma das forças aplicadas.

Como qualquer uma das leis fundamentais de conservação, a lei da conservação do momento descreve uma das simetrias fundamentais - a homogeneidade do espaço.

Impacto absolutamente inelástico Essa interação de choque é chamada, na qual os corpos são conectados (ficam juntos) uns com os outros e se movem como um corpo.

Em um impacto perfeitamente inelástico, a energia mecânica não é conservada. Ele passa parcial ou completamente para a energia interna dos corpos (aquecimento).

Impacto absolutamente elástico é chamada de colisão na qual a energia mecânica de um sistema de corpos é conservada.

Em muitos casos, colisões de átomos, moléculas e partículas elementares obedecem às leis do impacto absolutamente elástico.

Com um impacto absolutamente elástico, juntamente com a lei da conservação da quantidade de movimento, a lei da conservação da energia mecânica é cumprida.

4. Tipos de energia mecânica. Trabalho. Poder. Lei da conservação de energia.

Na mecânica, existem dois tipos de energia: cinética e potencial.

A energia cinética é a energia mecânica de qualquer corpo em movimento livre e é medida pelo trabalho que o corpo pode realizar quando desacelera até parar completamente.

Assim, a energia cinética de um corpo em movimento translacional é igual à metade do produto da massa desse corpo pelo quadrado de sua velocidade:

A energia potencial é a energia mecânica de um sistema de corpos, determinada por seu arranjo mútuo e pela natureza das forças de interação entre eles. Numericamente, a energia potencial do sistema em sua determinada posição é igual ao trabalho que as forças que atuam no sistema produzirão quando o sistema se move dessa posição para onde a energia potencial é convencionalmente assumida como zero (E n \u003d 0 ). O conceito de "energia potencial" ocorre apenas para sistemas conservativos, ou seja, sistemas em que o trabalho das forças atuantes depende apenas da posição inicial e final do sistema.

Assim, para uma carga de peso P, elevada a uma altura h, a energia potencial será igual a E n = Ph (E n = 0 em h = 0); para uma carga ligada a uma mola, E n = kΔl 2 / 2, onde Δl é a extensão (compressão) da mola, k é seu coeficiente de rigidez (E n = 0 em l = 0); para duas partículas com massas m 1 e m 2 atraídas de acordo com a lei da gravitação universal, , onde γ é a constante gravitacional, r é a distância entre as partículas (E n = 0 como r → ∞).

O termo "trabalho" em mecânica tem dois significados: trabalho como um processo no qual uma força move um corpo agindo em um ângulo diferente de 90°; trabalho é uma quantidade física igual ao produto da força, deslocamento e o cosseno do ângulo entre a direção da força e deslocamento:

O trabalho é zero quando o corpo está se movendo por inércia (F = 0), quando não há movimento (s = 0), ou quando o ângulo entre o movimento e a força é de 90° (cos a = 0). A unidade de trabalho do SI é o joule (J).

1 joule é o trabalho realizado por uma força de 1 N quando um corpo se move 1 m ao longo da linha de ação da força. Para determinar a velocidade do trabalho, insira o valor de "potência".

A potência é uma quantidade física igual à razão do trabalho realizado durante um determinado período de tempo para esse período de tempo.

Distinguir a potência média ao longo de um período de tempo:

e potência instantânea em um determinado momento:

Como o trabalho é uma medida da variação de energia, a potência também pode ser definida como a taxa de variação da energia de um sistema.

A unidade SI para potência é o watt, que é igual a um joule por segundo.

A lei da conservação da energia é uma lei fundamental da natureza, estabelecida empiricamente e que consiste no fato de que para um sistema físico isolado pode ser introduzida uma grandeza física escalar, que é função dos parâmetros do sistema e chamada energia, que é conservados ao longo do tempo. Uma vez que a lei de conservação de energia não se refere a quantidades e fenômenos específicos, mas reflete um padrão geral aplicável em todos os lugares e sempre, ela pode ser chamada não de lei, mas de princípio de conservação de energia.

No curso de física da 7ª série, você estudou o tipo mais simples de movimento - movimento uniforme em linha reta. Com tal movimento, a velocidade do corpo era constante e o corpo percorria os mesmos caminhos por quaisquer intervalos de tempo iguais.

A maioria dos movimentos, no entanto, não pode ser considerada uniforme. Em algumas partes do corpo eles podem ter uma velocidade menor, em outras - uma maior. Por exemplo, um trem saindo de uma estação começa a se mover cada vez mais rápido. Aproximando-se da estação, ele, ao contrário, desacelera seu movimento.

Vamos fazer um experimento. Instalamos um conta-gotas no carrinho, do qual caem gotas de um líquido colorido em intervalos regulares. Vamos colocar este carrinho em uma prancha inclinada e soltá-lo. Veremos que a distância entre os traços deixados pelas gotas se tornará cada vez maior à medida que o carrinho desce (Fig. 3). Isso significa que o carrinho percorre distâncias desiguais em intervalos de tempo iguais. A velocidade do carrinho aumenta. Além disso, como pode ser provado, para os mesmos intervalos de tempo, a velocidade de um carrinho descendo uma prancha inclinada aumenta o tempo todo na mesma proporção.

Se a velocidade do corpo durante o movimento irregular para quaisquer intervalos iguais de tempo mudar da mesma maneira, então o movimento é chamado uniformemente acelerado.

Assim, por exemplo, experimentos estabeleceram que a velocidade de qualquer corpo em queda livre (na ausência de resistência do ar) aumenta cerca de 9,8 m / s a ​​cada segundo, ou seja, se no início o corpo estava em repouso, um segundo após o início da queda terá a velocidade é de 9,8 m / s, após outro segundo - 19,6 m / s, após outro segundo - 29,4 m / s, etc.

Uma quantidade física que mostra o quanto a velocidade de um corpo varia a cada segundo de movimento uniformemente acelerado é chamada de aceleração.

a - aceleração.

A unidade de aceleração no SI é uma aceleração na qual, a cada segundo, a velocidade do corpo muda em 1 m / s, ou seja, metro por segundo por segundo. Esta unidade é designada 1 m/s 2 e é chamada de "metro por segundo ao quadrado".

A aceleração caracteriza a taxa de variação da velocidade. Se, por exemplo, a aceleração do corpo é de 10 m / s 2, isso significa que a cada segundo a velocidade do corpo muda em 10 m / s, ou seja, 10 vezes mais rápido do que com uma aceleração de 1 m / s 2 .

Exemplos de acelerações encontradas em nossas vidas podem ser encontrados na Tabela 1.


Como é calculada a aceleração com que os corpos começam a se mover?

Seja, por exemplo, conhecido que a velocidade de um trem elétrico saindo da estação aumenta 1,2 m/s em 2 s. Então, para descobrir quanto ele aumenta em 1 s, você precisa dividir 1,2 m/s por 2 s. Teremos 0,6 m/s 2. Esta é a aceleração do trem.

Assim, para encontrar a aceleração de um corpo que inicia um movimento uniformemente acelerado, é necessário dividir a velocidade adquirida pelo corpo pelo tempo durante o qual essa velocidade foi atingida:

Vamos denotar todas as quantidades incluídas nesta expressão em letras latinas:

a - aceleração; v - velocidade adquirida; t - tempo.

Então a fórmula para determinar a aceleração pode ser escrita da seguinte forma:

Esta fórmula é válida para movimento uniformemente acelerado a partir de um estado de repouso, ou seja, quando a velocidade inicial do corpo é zero. A velocidade inicial do corpo é denotada pela Fórmula (2.1), portanto, é válido vazar, desde que v 0 = 0.

Se zero não é a velocidade inicial, mas a velocidade final (que é denotada simplesmente pela letra v), então a fórmula da aceleração assume a forma:

Nesta forma, a fórmula da aceleração é usada nos casos em que um corpo com uma certa velocidade v 0 começa a se mover cada vez mais devagar até finalmente parar (v \u003d 0). É por essa fórmula, por exemplo, que vamos calcular a aceleração ao frear carros e outros veículos. Por tempo t queremos dizer o tempo de desaceleração.

Assim como a velocidade, a aceleração do corpo é caracterizada não apenas por um valor numérico, mas também pela direção. Isso significa que a aceleração também é uma grandeza vetorial. Portanto, nas figuras é representado como uma seta.

Se a velocidade do corpo durante o movimento retilíneo uniformemente acelerado aumenta, então a aceleração é direcionada na mesma direção da velocidade (Fig. 4, a); se a velocidade do corpo durante esse movimento diminui, a aceleração é direcionada na direção oposta (Fig. 4, b).

No movimento retilíneo uniforme, a velocidade do corpo não muda. Portanto, não há aceleração durante tal movimento (a = 0) e não pode ser mostrado nas figuras.

1. Que movimento é chamado uniformemente acelerado? 2. O que é aceleração? 3. O que caracteriza a aceleração? 4. Em que casos a aceleração é igual a zero? 5. Qual é a fórmula para a aceleração de um corpo durante um movimento uniformemente acelerado a partir de um estado de repouso? 6. Qual é a fórmula para a aceleração do corpo quando a velocidade diminui para zero? 7. Qual é a direção da aceleração no movimento retilíneo uniformemente acelerado?

Tarefa experimental. Usando uma régua como plano inclinado, coloque uma moeda em sua borda superior e solte. A moeda vai se mover? Em caso afirmativo, como - uniformemente ou uniformemente acelerado? Como isso depende do ângulo da régua?