Beschleunigung

In der Physik ist Beschleunigung die Rate der Änderung der Geschwindigkeit mit der Zeit. In einer Dimension ist Beschleunigung die Rate, an der etwas beschleunigt oder sich verlangsamt. Jedoch, da Geschwindigkeit ein Vektor ist, beschreibt Beschleunigung die Rate der Änderung sowohl des Umfangs als auch der Richtung der Geschwindigkeit. Beschleunigung hat die Dimensionen L T. In SI-Einheiten wird Beschleunigung in Metern gemessen pro Sekunde hat quadratisch gemacht

]] (m/s). (Negative Beschleunigung d. h. Zurückgebliebenheit, hat auch dieselben Dimensionen/Einheiten.)

Richtige Beschleunigung, die Beschleunigung eines Körpers hinsichtlich einer Bedingung des freien Falles, wird durch ein Instrument genannt einen Beschleunigungsmesser gemessen.

In der Umgangssprache wird der Begriff Beschleunigung für eine Zunahme in der Geschwindigkeit (der Umfang der Geschwindigkeit) gebraucht; eine Abnahme in der Geschwindigkeit wird Verlangsamung genannt. In der Physik ist eine Änderung in der Richtung auf die Geschwindigkeit auch eine Beschleunigung: Für die Drehbewegung läuft die Änderung in der Richtung der Geschwindigkeit zentripetal (zum Zentrum) Beschleunigung hinaus; wohingegen die Rate der Änderung der Geschwindigkeit eine tangentiale Beschleunigung ist.

In der klassischen Mechanik, für einen Körper mit der unveränderlichen Masse, ist die Beschleunigung des Körpers zur Nettokraft proportional, die ihm (Das zweite Gesetz des Newtons) folgt:

:

wo F die resultierende Kraft ist, die dem Körper folgt, ist M die Masse des Körpers, und seiner Beschleunigung zu sein.

Durchschnittliche Beschleunigung ist die Änderung in der Geschwindigkeit (Δv) geteilt durch die Änderung rechtzeitig (Δt). Sofortige Beschleunigung ist die Beschleunigung an einem spezifischen Punkt rechtzeitig, der für einen sehr kurzen Zwischenraum der Zeit ist, weil sich Δt Null nähert.

Tangentiale und zentripetale Beschleunigung

Die Geschwindigkeit einer Partikel, die einen gekrümmten Pfad als eine Funktion der Zeit vorwärtstreibt, kann als geschrieben werden:

:

mit v (t) gleich der Geschwindigkeit des Reisens entlang dem Pfad und

dem:

eine Einheitsvektor-Tangente zum Pfad, der in der Richtung auf die Bewegung im gewählten Moment rechtzeitig hinweist. Sowohl die sich ändernde Geschwindigkeit v (t) als auch die sich ändernde Richtung von u in Betracht ziehend, kann die Beschleunigung einer Partikel, die einen gekrümmten Pfad auf einer planaren Oberfläche vorwärtstreibt, mit der Kettenregel der Unterscheidung und der Ableitung des Produktes von zwei Funktionen der Zeit als geschrieben werden:

:

\mathbf & = \frac {d \mathbf {v}} {dt} \\

& = \frac {\\mathrm {d} v\{\\mathrm {d} t\\mathbf {u} _ \mathrm {t} +v (t) \frac {d \mathbf {u} _ \mathrm {t}} {dt} \\

& = \frac {\\mathrm {d} v\{\\mathrm {d} t\\mathbf {u} _ \mathrm {t} + \frac {v^2} {R }\\mathbf {u} _ \mathrm {n }\\, \\

\end {alignat} </Mathematik>

wo u die Einheit (innerlicher) normaler Vektor zur Schussbahn der Partikel ist, und R sein sofortiges ist, das auf dem oskulierenden Kreis in der Zeit t gestützt ist. Diese Bestandteile werden die tangentiale Beschleunigung und die radiale Beschleunigung oder zentripetale Beschleunigung genannt (sieh auch kreisförmige Bewegung und Zentripetalkraft).

Die Erweiterung dieser Annäherung an dreidimensionale Raumkurven, die auf einer planaren Oberfläche nicht enthalten werden können, führt zu den Frenet-Serret Formeln.

Spezielle Fälle

Gleichförmige Beschleunigung

Gleichförmige oder unveränderliche Beschleunigung ist ein Typ der Bewegung, in die sich die Geschwindigkeit eines Gegenstands durch einen gleichen Betrag in jedem gleichen Zeitabschnitt ändert.

Ein oft zitiertes Beispiel der gleichförmigen Beschleunigung ist das eines Gegenstands im freien Fall in einem gleichförmigen Schwerefeld. Die Beschleunigung eines fallenden Körpers ohne Widerstände, um zu winken, ist nur von der Schwerefeld-Kraft g (auch genannt Beschleunigung wegen des Ernstes) abhängig. Nach dem Zweiten Gesetz des Newtons wird durch die Kraft, F, einem Körper folgend, gegeben:

:

Wegen der einfachen algebraischen Eigenschaften der unveränderlichen Beschleunigung im eindimensionalen Fall (d. h. dem Fall der Beschleunigung, die nach der anfänglichen Geschwindigkeit ausgerichtet ist), gibt es einfache Formeln, die die folgenden Mengen verbinden: Versetzung, anfängliche Geschwindigkeit, Endgeschwindigkeit, Beschleunigung, und Zeit:

:::

wo

: = Versetzung

: = anfängliche Geschwindigkeit

: = Endgeschwindigkeit

: = gleichförmige Beschleunigung

: = Zeit.

Im Fall von der gleichförmigen Beschleunigung eines Gegenstands, der sich in einer nach der Beschleunigung nicht ausgerichteten Richtung am Anfang bewegt, kann die Bewegung in zwei orthogonale Teile, eine der unveränderlichen Geschwindigkeit und anderen gemäß den obengenannten Gleichungen aufgelöst werden. Da sich Galileo gezeigt hat, ist das Nettoergebnis parabolische Bewegung, als in der Schussbahn einer Kanonenkugel, Luftwiderstand vernachlässigend.

Kreisförmige Bewegung

Ein Beispiel einer Körpererfahren-Beschleunigung eines gleichförmigen Umfangs, aber des Änderns der Richtung ist gleichförmige kreisförmige Bewegung. In diesem Fall, weil sich die Richtung der Bewegung des Gegenstands ständig ändert, zum Kreis tangential seiend, ändert sich die Geschwindigkeit des Gegenstands auch, aber seine Geschwindigkeit tut nicht. Diese Beschleunigung wird zum Zentrum des Kreises geleitet und nimmt den Wert:

:

wo v die Geschwindigkeit des Gegenstands ist. Gleichwertig kann die radiale Beschleunigung von der winkeligen Geschwindigkeit des Gegenstands woher berechnet werden:

:

Die Beschleunigung, folglich auch die Kraft, die einem Körper in der gleichförmigen kreisförmigen Bewegung folgt, wird zum Zentrum des Kreises geleitet; d. h. es ist zentripetal - die so genannte 'Zentrifugalkraft', die scheint, äußer auf einem Körper zu handeln, ist wirklich eine Pseudokraft, die im Bezugssystem des Körpers in der kreisförmigen Bewegung wegen des geradlinigen Schwungs des Körpers an einer Tangente zum Kreis erfahren ist.

Beziehung zur Relativität

"Die Kraft, die man vom Ernst und der Kraft fühlt, die man von der Beschleunigung fühlt, ist dasselbe. Sie sind gleichwertig. Einstein hat das den Grundsatz der Gleichwertigkeit genannt. Da Ernst und Beschleunigung gleichwertig sind, wenn Sie den Einfluss des Ernstes fühlen, müssen Sie sich beschleunigen. Einstein hat behauptet, dass nur jene Beobachter, die keine Kraft überhaupt - einschließlich der Kraft des Ernstes fühlen - im Erklären gerechtfertigt werden, dass sie sich nicht beschleunigen."

Siehe auch

Links


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