Judėjimas yra vienas iš pagrindinių pasaulio, kuriame gyvename, bruožų. Iš fizikos žinoma, kad visi kūnai ir dalelės, iš kurių jie susideda, nuolat juda erdvėje net esant absoliučiai nulinei temperatūrai. Šiame straipsnyje pagreičio apibrėžimą nagrinėsime kaip svarbią mechaninio judėjimo fizikoje kinematinę charakteristiką.
Apie kokį dydį mes kalbame?
Pagal apibrėžimą, pagreitis yra dydis, leidžiantis kiekybiškai apibūdinti greičio kitimo su laiku procesą. Matematiškai pagreitis apskaičiuojamas taip:
a¯=dv¯/dt.
Ši pagreičio nustatymo formulė apibūdina vadinamąją momentinę vertę a¯. Norėdami apskaičiuoti vidutinį pagreitį, turėtumėte paimti greičių skirtumo santykį su ilgesniu laikotarpiu.
Vertė a¯ yra vektorius. Jei greitis nukreiptas išilgai nagrinėjamos kūno trajektorijos liestinės, pagreitis gali būtinukreiptas visiškai atsitiktinai. Tai neturi nieko bendra su judėjimo trajektorija ir vektoriumi v. Nepaisant to, abi įvardintos judėjimo charakteristikos priklauso nuo pagreičio. Taip yra todėl, kad galiausiai pagreičio vektorius lemia kūno trajektoriją ir greitį.
Norint suprasti, kur nukreiptas pagreitis a¯, reikia užrašyti antrąjį Niutono dėsnį. Gerai žinoma forma jis atrodo taip:
F¯=ma¯.
Lygybė sako, kad du vektoriai (F¯ ir a¯) yra susiję vienas su kitu skaitine konstanta (m). Iš vektorių savybių žinoma, kad dauginimas iš teigiamo skaičiaus nekeičia vektoriaus krypties. Kitaip tariant, pagreitis visada nukreiptas į visos jėgos F¯ poveikį kūnui.
Svarstomas kiekis matuojamas metrais per kvadratinę sekundę. Pavyzdžiui, Žemės gravitacinė jėga šalia jos paviršiaus suteikia kūnams 9,81 m/s pagreitį 2, tai yra, laisvai krintančio kūno greitis beorėje erdvėje padidėja 9,81 m/s kas sekundę.
Tolygiai pagreitinto judėjimo koncepcija
Pagreičio nustatymo bendruoju atveju formulė buvo parašyta aukščiau. Tačiau praktikoje dažnai reikia išspręsti vadinamojo tolygiai pagreitinto judėjimo problemas. Jis suprantamas kaip toks kūnų judėjimas, kuriame jų tangentinis pagreičio komponentas yra pastovi reikšmė. Mes pabrėžiame tangentinio, o ne įprasto pagreičio komponento, pastovumo svarbą.
Bendras kūno pagreitis kreivinio judėjimo procese gali būti pavaizduotas kaip du komponentai. Tangentinė dedamoji apibūdina greičio modulio kitimą. Normalus komponentas visada nukreiptas statmenai trajektorijai. Jis nekeičia greičio modulio, bet keičia jo vektorių.
Toliau mes išsamiau aptarsime klausimą dėl pagreičio komponento.
Judesys tolygiai pagreitintas tiesia linija
Kadangi judant kūno tiesia linija greičio vektorius nekinta, normalus pagreitis yra lygus nuliui. Tai reiškia, kad bendrą pagreitį sudaro tik tangentinė dedamoji. Pagreičio apibrėžimas vienodai pagreitinto judėjimo metu atliekamas pagal šias formules:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Šios trys lygtys yra pagrindinės kinematikos išraiškos. Čia v0 yra greitis, kurį kūnas turėjo prieš įsibėgėjant. Tai vadinama pradine. Reikšmė S yra kelias, kurį kūnas nuėjo tiesia trajektorija per laiką t.
Nr.
Greitas sukimas
Judėjimas ratu su pagreičiu yra gana įprastas judėjimo būdas technikoje. Norėdami tai suprasti, pakanka prisiminti velenų sukimąsi,diskai, ratai, guoliai. Norint nustatyti kūno pagreitį tolygiai pagreitintu judėjimu apskritime, dažnai naudojami ne tiesiniai, o kampiniai dydžiai. Pavyzdžiui, kampinis pagreitis apibrėžiamas taip:
α=dω/dt.
α reikšmė išreiškiama radianais kiekvienai sekundei kvadratui. Šis pagreitis su tangentine dydžio a komponentu yra susijęs taip:
α=at/r.
Kadangi α yra pastovus tolygiai pagreitinto sukimosi metu, tangentinis pagreitis at didėja tiesiogiai proporcingai didėjančiam sukimosi spinduliui r.
Jei α=0, tada sukimosi metu yra tik nulinis normalus pagreitis. Tačiau šis judėjimas vadinamas tolygiai kintamu arba vienodu sukimu, o ne tolygiai pagreitintu.
