Chcę wiedzieć wszystko

Przyśpieszenie

Pin
Send
Share
Send


Szerszeń F / A-18 tuż przed przełamaniem bariery dźwiękowej. Uważa się, że chmura kondensacyjna otaczająca samolot wynika z nagłego spadku ciśnienia powietrza (zwanego osobliwością Prandtla-Glauerta).

W fizyce przyśpieszenie definiuje się jako szybkość zmiany prędkości, to znaczy zmianę prędkości w czasie. Mówi się, że obiekt ulega przyspieszeniu, jeśli zmienia swoją prędkość lub kierunek, albo jedno i drugie. Urządzenie stosowane do pomiaru przyspieszenia nosi nazwę an akcelerometr.

Wyjaśnienie

Obiekt poruszający się po linii prostej ulega przyspieszeniu, gdy zmienia się jego prędkość. Mówi się również, że obiekt poruszający się jednolitym ruchem kołowym ze stałą prędkością ulega przyspieszeniu, ponieważ zmienia się jego kierunek.

Termin „przyspieszenie” ogólnie odnosi się do zmiany prędkości chwilowej. Biorąc pod uwagę, że prędkość jest wielkością wektorową, przyspieszenie jest również wielkością wektorową. Oznacza to, że jest on określony przez właściwości wielkości (wielkości lub mierzalności) i kierunku.

W ścisłym sensie matematycznym przyspieszenie może mieć wartość dodatnią lub ujemną. Ujemna wartość przyspieszenia jest zwykle nazywana zmniejszenie prędkości.

Wymiar przyspieszenia to długość / czas². W jednostkach SI przyspieszenie jest mierzone w metrach na sekundę do kwadratu (m • s-²).

Przyspieszenie to zmiana prędkości w czasie, niezależnie od tego, czy zmiana występuje pod względem prędkości, kierunku, czy obu. Na wykresie prędkość-czas przyspieszenie w dowolnym punkcie jest określone przez nachylenie stycznej do krzywej w tym punkcie.

Od:

Następnie, dla definicji chwilowego przyspieszenia;

również LUB , tj. prędkość można traktować jako całkę przyspieszenia względem czasu. (Uwaga: może to być integracja określona lub nieokreślona).

jest wektorem przyspieszenia (ponieważ przyspieszenie jest wektorem, musi być opisane zarówno kierunkiem, jak i ma wielkość)
v jest funkcją prędkości
x to funkcja położenia (znana również jako przesunięcie lub zmiana położenia)
t jest czas
re to notacja Leibniza dla różnicowania

Kiedy prędkość jest wykreślana w funkcji czasu na wykresie prędkości w funkcji czasu, przyspieszenie jest podawane przez nachylenie lub pochodną wykresu.

W przypadku użycia ze standardowymi jednostkami SI (metry na sekundę dla prędkości; sekundy dla czasu) to równanie daje za jednostki m / (s • s) lub m / s² (odczytane jako „metry na sekundę na sekundę” lub „metry na sekundę do kwadratu”).

Średnie przyspieszenie lub przyspieszenie w czasie, ā można zdefiniować jako:

gdzie

u jest prędkością początkową (m / s)v jest prędkością końcową (m / s)t oznacza odstęp (y) czasu, jaki upłynął między dwoma pomiarami prędkości (zapisanymi również jako „Δt”)

Przyspieszenie poprzeczne (prostopadłe do prędkości), jak każde przyspieszenie, które nie jest równoległe do kierunku ruchu, powoduje zmianę kierunku. Jeśli ma stałą wielkość i zmienia się w kierunku z prędkością, otrzymujemy ruch kołowy. Dla tego przyspieszenia dośrodkowego mamy:

Jedną wspólną jednostką przyspieszenia jest sol, jeden sol (dokładniej, soln lub sol 0), będącym standardowym równomiernym przyspieszeniem swobodnego spadku lub 9,80665 m / s², spowodowanym przez pole grawitacyjne Ziemi na poziomie morza na szerokości około 45,5 ° szerokości geograficznej.

Szarpnięcie to szybkość zmiany przyspieszenia obiektu w czasie.

W mechanice klasycznej przyspieszenie jest związany z siłą i masa (zakłada się, że jest stały) zgodnie z drugim prawem Newtona:

W wyniku niezmienności w transformacjach galilejskich przyspieszenie jest wielkością absolutną w mechanice klasycznej.

Związek z teorią względności

Po zdefiniowaniu swojej teorii szczególnej teorii względności Albert Einstein zdał sobie sprawę, że siły odczuwane przez obiekty podlegające stałemu odpowiedniemu przyspieszeniu są nie do odróżnienia od sił działających w polu grawitacyjnym, a zatem zdefiniował ogólną teorię względności, która również wyjaśnia, w jaki sposób działanie grawitacji może być ograniczane przez prędkość światła.

Jeśli przyspieszasz od swojego przyjaciela, możesz powiedzieć (biorąc pod uwagę twoje ramy odniesienia), że to twój przyjaciel przyspiesza od ciebie, chociaż tylko ty czuć jakąkolwiek siłę. Jest to również podstawa popularnego paradoksu Twin, który pyta, dlaczego tylko jeden bliźniak starzeje się, gdy odsuwa się od swojego rodzeństwa z prędkością zbliżoną do prędkości światła, a następnie wraca, ponieważ starzejący się bliźniak może powiedzieć, że poruszał się drugi bliźniak.

Ogólna teoria względności rozwiązała „dlaczego tylko jeden obiekt wydaje się przyspieszany?” problem, który nękał filozofów i naukowców od czasów Newtona (i spowodował, że Newton poparł absolutną przestrzeń). W specjalny względność, można stosować tylko bezwładnościowe ramy odniesienia (ramki nieprzyspieszone) i są one równoważne; generał teoria względności wszystko ramki, nawet te przyspieszone, aby były równoważne. Przy zmieniającej się prędkości w przyspieszonej przestrzeni istnieją obiekty przyspieszone (podobnie jak te, które znajdują się w polu grawitacyjnym). Dlatego ramy odniesienia muszą zawierać opis ich lokalnej krzywizny czasoprzestrzennej, aby można je było uznać za kompletne.

Akcelerometr

Akcelerometr z natury mierzy własny ruch (ruch). Różni się zatem od urządzenia opartego na teledetekcji. Akcelerometry mogą być używane do pomiaru drgań w samochodach, maszynach, budynkach, systemach sterowania procesami i instalacjach bezpieczeństwa. Mogą być również używane do pomiaru aktywności sejsmicznej, nachylenia, wibracji maszyny, odległości dynamicznej i prędkości z lub bez wpływu grawitacji.

Jednym z zastosowań akcelerometrów jest pomiar grawitacji, przy czym akcelerometr jest specjalnie skonfigurowany do zastosowania w grawimetrii. Takie urządzenie nazywa się grawimetrem. Akcelerometry są włączane do coraz większej liczby osobistych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe, odtwarzacze multimedialne i przenośne urządzenia do gier. W szczególności coraz więcej smartfonów zawiera akcelerometry do liczników kroków, sterowania interfejsem użytkownika i przełączania między trybem pionowym a poziomym.

Akcelerometry są stosowane wraz z żyroskopami w inercyjnych systemach prowadzenia, a także w wielu innych systemach naukowych i inżynieryjnych. Jednym z najczęstszych zastosowań system mikro elektromechaniczny Akcelerometry (MEMS) znajdują się w systemach uruchamiania poduszek powietrznych w nowoczesnych samochodach. W tym przypadku akcelerometry służą do wykrywania szybkiego ujemnego przyspieszenia pojazdu w celu ustalenia, kiedy doszło do kolizji i jej ciężkości.

Akcelerometry są prawdopodobnie najprostszym możliwym urządzeniem MEMS, czasami składającym się z niewiele więcej niż zawieszonej belki wspornikowej lub masy próbnej (znanej również jako masa sejsmiczna) z pewnym rodzajem wykrywania ugięcia i obwodów. Akcelerometry MEMS są dostępne w szerokim zakresie zakresów do tysięcy soln's. Dostępne są modele jednoosiowe, dwuosiowe i trzyosiowe.

Powszechne stosowanie akcelerometrów w przemyśle motoryzacyjnym znacznie obniżyło ich koszty.

Aplikacje

Wii Remote na konsolę Nintendo Wii zawiera akcelerometry do pomiaru ruchu i pochylenia w celu uzupełnienia funkcji wskaźnika.

W ciągu ostatnich kilku lat Nike, Polar i inne firmy produkowały i sprzedawały zegarki sportowe dla biegaczy, które zawierają stopki, zawierające przyspieszeniomierze, które pomagają określić prędkość i dystans dla biegacza noszącego urządzenie.

Niedawno Apple Computer i Nike połączyły stopę z iPodem nano firmy Apple, aby zapewnić biegaczowi informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat jego tempa i dystansu. Jest znany jako zestaw sportowy Nike + iPod.

Niewielka liczba współczesnych komputerów przenośnych jest wyposażona w akcelerometry, które automatycznie wyrównują ekran w zależności od kierunku trzymania urządzenia. Ta funkcja dotyczy tylko komputerów typu Tablet i smartfonów, w tym iPhone.

Dyski twarde niektórych laptopów wykorzystują akcelerometr do wykrywania upadków. Po wykryciu warunku niskiego g, wskazującego na swobodny spadek i oczekiwany wstrząs, prąd zapisu jest wyłączany, aby dane na innych ścieżkach nie zostały uszkodzone. Po zakończeniu swobodnego spadania i wstrząsu dane można zapisać na żądanej ścieżce, co neguje skutki wstrząsu.

Kamery wykorzystują akcelerometry do stabilizacji obrazu.

Aparaty fotograficzne używają akcelerometrów do rejestrowania rozmycia. Aparat przytrzymuje naciśnięcie „migawki” CCD, gdy kamera się porusza. Gdy kamera jest nieruchoma (choćby przez milisekundę, jak w przypadku wibracji), matryca CCD zostaje „zatrzaśnięta”.

Niektóre aparaty cyfrowe zawierają akcelerometry do określania orientacji wykonywanego zdjęcia, a niektóre także do obracania bieżącego zdjęcia podczas oglądania.

Segway i roboty wyważające używają akcelerometrów do wyważania.

Zobacz też

  • Prędkość i prędkość

Referencje

  • Cutnell, John D. i Kenneth W. Johnson. Fizyka. Wydanie 7 Hoboken, NJ: John Wiley, 2006. ISBN 0471663158
  • Halliday, David, Robert Resnick i Jearl Walker. Podstawy fizyki. Wydanie 7 Hoboken, NJ: John Wiley, 2005. ISBN 978-0471216438
  • Kuhn, Karl F. Podstawowa fizyka: poradnik samouka. 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley, 1996. ISBN 0471134473
  • Serway, Raymond A. i John W. Jewett. Fizyka dla naukowców i inżynierów. Wydanie 6 St. Paul, MN: Brooks / Cole, 2004. ISBN 0534408427
  • Tipler, Paul. Fizyka dla naukowców i inżynierów: mechanika, oscylacje i fale, termodynamika. Wydanie 5 Nowy Jork: W. H. Freeman, 2004. ISBN 0716708094

Linki zewnętrzne

Wszystkie linki pobrano 3 listopada 2019 r.

Pin
Send
Share
Send