Što je to-normalno ubrzanje? Razlog njegove pojave i formula. Primjer zadatka

Kretanje je fizički proces koji uključuje promjenu prostornih koordinata tijela. Za opisivanje gibanja u fizici koriste se posebne veličine i pojmovi, od kojih je glavni ubrzanje. U ovom ćemo članku proučiti pitanje što je to-normalno ubrzanje.

Opća definicija

Ubrzanje u fizici podrazumijeva brzinu promjene brzine. Sama brzina je vektorska kinematička karakteristika. Stoga se u definiciji ubrzanja ne misli samo na promjenu apsolutne vrijednosti, već i na promjenu smjera brzine. Kako izgleda formula? Za potpuno ubrzanje¯ snima se u sljedećem obliku:

a¯ = dv¯/dt

To jest, za izračunavanje magnitude¯ potrebno je pronaći derivat vektora brzine s obzirom na vrijeme u određenom trenutku. Formula pokazuje da je¯ mjeri se u metrima u sekundi na kvadrat (m / s²).

Smjer punog ubrzanja od strane oceana¯ nema nikakve veze s vektorom¯. Međutim, podudara se s vektorom¯.

Razlog pojave ubrzanja u pokretnim tijelima je vanjska sila bilo koje prirode koja djeluje na njih. Ubrzanje se nikada ne događa ako je vanjska sila nula. Smjer djelovanja sile podudara se sa smjerom ubrzanja od strane NASA-e¯.

Zakrivljena putanja

U općenitom slučaju, razmatrana vrijednost je od strane oceana¯ ima dvije komponente: normalnu i tangentnu. Ali prije svega, prisjetimo se što je putanja. U fizici se putanja odnosi na liniju duž koje tijelo prolazi neki put u procesu kretanja. Budući da putanja može biti ili ravna linija ili krivulja, kretanje tijela podijeljeno je u dvije vrste:

• pravocrtno;
• krivolinijski.

U prvom slučaju, vektor brzine tijela može se promijeniti samo u suprotno. U drugom slučaju, vektor brzine i njegova apsolutna vrijednost stalno se mijenjaju.

Kao što znate, brzina je tangencijalno usmjerena na putanju. Ova činjenica omogućuje vam da unesete sljedeću formulu:

v¯ = v * u¯

Ovdje u¯ - jedinični vektor tangente. Tada će izraz za potpuno ubrzanje biti napisan kao:

a¯ = dv¯/dt = d(v * u¯)/dt = dv/dt * u¯ + v * du¯/dt.

Pri dobivanju jednakosti koristili smo pravilo za izračunavanje derivata proizvoda funkcija. Dakle, potpuno ubrzanje od¯ predstavljen kao zbroj dviju komponenti. Prva je njegova tangentna komponenta. Ovaj članak to ne pokriva. Samo imajte na umu da ona karakterizira promjenu modula brzine u oceanu¯. Drugi pojam - to je normalno ubrzanje. O njemu u nastavku u članku.

Normalno ubrzanje točke

Označimo ovu komponentu ubrzanja simbolom oceana_n¯. Ponovno napišimo izraz za nju:

a_n¯ = v * du¯/dt

Jednadžba normalnog ubrzanja u odnosu na ocean_n¯ može se izričito napisati ako se izvrše sljedeće matematičke transformacije:

a_n¯ = v * du¯/dt = v * du¯/d l* dl/dt = v²/r * r_e¯.

Ovdje je iPhone put kojim je tijelo prešlo, IP je polumjer zakrivljenosti putanje, IP_e¯ - jedinični radijus-vektor koji je usmjeren prema središtu zakrivljenosti. Ova jednakost omogućuje nam da izvučemo neke važne zaključke u vezi s pitanjem da je to normalno ubrzanje. Prvo, To je neovisno o promjeni modula brzine i proporcionalno je apsolutnoj vrijednosti magnitude u odnosu na¯, drugo, usmjereno je prema središtu zakrivljenosti, odnosno duž normale na tangentu u određenoj točki putanje. To je razlog zašto je komponenta_n¯ dobio ime normalno ili centripetalnog ubrzanja. Konačno, treći, televizija_n¯ obrnuto proporcionalno polumjeru zakrivljenosti oceana, što je svatko eksperimentalno osjetio na sebi kada je bio putnik automobila koji je ulazio u dugotrajan i oštar zavoj.

Centripetalne i centrifugalne sile

Gore je napomenuto da je uzrok bilo kakvog ubrzanja sila. Budući da je normalno ubrzanje komponenta ukupnog ubrzanja koja je usmjerena prema središtu zakrivljenosti putanje, tada mora postojati neka centripetalna sila. Njegovu prirodu najlakše je pratiti na raznim primjerima:

• Odmotavanje kamena vezanog za kraj užeta. U ovom je slučaju centripetalna sila zatezanja užeta.
• Dugotrajno okretanje automobila. Centripetalna je sila trenja guma automobila na površini ceste.
• Rotacija planeta oko Sunca. Gravitacijsko privlačenje igra ulogu dotične sile.

U svim navedenim primjerima, centripetalna sila dovodi do promjene pravocrtne putanje. Zauzvrat, ometaju ga inercijalna svojstva tijela. S njima je povezana centrifugalna sila. Ova sila, djelujući na tijelo, pokušava "baciti" od krivolinijske putanje. Na primjer, kada automobil skrene, putnici se pritisnu na jedna od vrata vozila. To je djelovanje centrifugalne sile. Ona je, za razliku od centripetalne, fiktivna.

Primjer zadatka

Kao što znate, naša se Zemlja okreće u kružnoj orbiti oko Sunca. Potrebno je odrediti normalno ubrzanje plavog planeta.

Da bismo riješili problem, koristimo formulu:

a_n = v²/r.

Iz referentnih podataka nalazimo da je linearna brzina našeg planeta 29,78 km / s. Udaljenost od naše zvijezde je 149.597.871 km. Pretvarajući ove brojeve u metre u sekundi, odnosno metre, zamjenjujući ih formulom, dobivamo odgovor:_n = 0,006 m / s², što je 0,06% vrijednosti ubrzanja gravitacije na planeti.