Zrychlení | Fyzika

Zjistili jsme, že auto pohybující se po silnici mění svou rychlost téměř neustále. Pokud tedy řidič za jízdy sešlápne brzdový pedál, rychlost vozu se sníží. Pokud řidič sešlápne plynový pedál, rychlost vozu se naopak zvýší. V tomto případě slovem „rychlost“ myslíme, jak bylo uvedeno v předchozím odstavci, okamžitou rychlost.

Pokud tedy řidič silně sešlápne brzdový pedál, rychlost vozu se rychle změní a auto se brzy zastaví. Pokud řidič sešlápne brzdový pedál lehce, rychlost vozu se bude snižovat pomalu a bude trvat déle, než se vůz zastaví a jeho rychlost se stane nulovou (obr. 52). Můžeme říci, že změna rychlosti probíhá různými rychlostmi.

Z uvedeného příkladu je zřejmé, že rychlost změny rychlosti je určena počáteční a konečnou hodnotou rychlosti a časovým intervalem, během kterého ke změně rychlosti došlo.

Veličina, která charakterizuje rychlost změny rychlosti, se nazývá zrychlení.

Při řešení úloh o přímočarém pohybu těles se používá pojem „hodnota zrychlení“.

Hodnota průměrného zrychlení tělesa za časový interval tк — t0 je poměr změny hodnoty rychlosti tělesa za daný časový interval k trvání tohoto intervalu.

Hodnota průměrného zrychlení v soustavě SI se měří v metrech za sekundu na druhou (m/s2), protože rychlost se měří v metrech za sekundu a čas se měří v sekundách.

Vysvětlíme, co bylo řečeno, na příkladech.

Nechť auto v nějakém počátečním okamžiku času t = 0 se pohyboval v kladném směru osy X, jak je znázorněno na obr. 53, a, rychlostí o hodnotě v = 10 m/s. V čase t_к = 2 s se hodnota jeho rychlosti zvýšila na v_к = 16 m/s (auto zrychlilo) a směr pohybu zůstal nezměněn. Proto je podle definice hodnota průměrného zrychlení auta za tyto dvě sekundy

Protože ke zvýšení hodnoty rychlosti došlo v kladném směru osy X, bude změna rychlosti, a tedy i hodnota průměrného zrychlení, kladná.

Hodnota průměrného zrychlení a = 3 m/s² znamená, že za každou sekundu se rychlost automobilu zvýšila v průměru o 2 m/s.

Nyní nechť auto, které se v počátečním okamžiku pohybovalo v kladném směru osy X rychlostí o hodnotě v = 10 m/s, během dvou sekund snížila svou rychlost na v_к = 4 m/s (obr. 53, b). Pak bude podle definice hodnota průměrného zrychlení za tyto dvě sekundy stejně velká jako v prvním případě, ale opačného znaménka:

Jak se hodnota rychlosti snižuje (v_к < v), pak jsou jak změna hodnoty rychlosti Δv, tak hodnota průměrného zrychlení záporné.

Hodnota průměrného zrychlení a = -3 m/s² znamená, že za každou sekundu se rychlost auta snížila v průměru o 2 m/s (auto brzdilo).

Protože rychlost je vektorová veličina, je i změna rychlosti vektorem. Z obr. 53 vyplývá, že když auto zrychluje, vektor změny rychlosti směřuje stejným směrem jako vektor rychlosti.

Když se rychlost vozu snižuje (během brzdění), vektor změny rychlosti směřuje opačně než vektor rychlosti.

Průměrné zrychlení tělesa za časový interval Δt je fyzikální veličina rovnající se poměru změny rychlosti tohoto tělesa za časový interval Δt k trvání tohoto intervalu.

Z definice je zřejmé, že průměrné zrychlení je vektorová veličina.

Směr průměrného zrychlení se shoduje se směrem vektoru změny rychlosti pro uvažované časové období.

Z definice vyplývá, že průměrné zrychlení v SI se měří v metrech za sekundu na druhou (m/s2), protože rychlost se měří v metrech za sekundu a čas se měří v sekundách.

Zkrácením uvažovaného časového intervalu na dostatečně malý dospějeme k pojmu zrychlení v daném okamžiku.

Stejně jako v definici okamžité rychlosti můžeme říci, že

zrychlení v daném okamžiku t je průměrné zrychlení za dostatečně malý časový interval Δt, který začíná bezprostředně po okamžiku t.

Význam fráze „dostatečně malý časový úsek“ zůstává stejný jako v předchozím odstavci. Tento úsek znamená tak malý časový úsek, že jeho další zkrácení nevede k patrným změnám veličiny, kterou určujeme (zde zrychlení!).

Veličina, která charakterizuje rychlost změny rychlosti, se nazývá zrychlení.

V soustavě SI se zrychlení měří v metrech za sekundu na druhou (m/s2).

Hodnota průměrného zrychlení tělesa za časový interval Δt = t_к – t se nazývá poměr změny hodnoty rychlosti tělesa za daný časový úsek k trvání tohoto úseku.

otázky

1. Co je zrychlení tělesa? Uveďte příklady pohybu tělesa se zrychlením.
2. Uveďte definici hodnoty průměrného zrychlení tělesa. Uveďte jednotku zrychlení v soustavě SI.
3. Jaké je znaménko hodnoty zrychlení při přímočarém pohybu v kladném směru osy X, pokud těleso: a) zrychluje; b) zpomaluje? Kam v tomto případě směřuje vektor zrychlení?

1. Cyklista pohybující se v kladném směru osy X zvýšil svou rychlost o 10 m/s za 20 s. Určete hodnotu průměrného zrychlení cyklisty za tento časový úsek.
2. Motocyklista, který se blíží k zatáčce, snižuje modul své rychlosti ze 108 na 6 km/h. Určete hodnotu průměrného zrychlení motocyklisty, pokud brzdil 5 s. Uvažujte, že směr pohybu motocyklisty se shoduje s kladným směrem souřadnicové osy.