Fysiikkaa lapsille

Kiihtyvyys

Mitä on kiihtyvyys?

Kiihtyvyys on kappaleen nopeuden muutoksen mittaaminen. Kun painat auton kaasupoljinta, auto syöksyy eteenpäin yhä nopeammin. Tämä nopeuden muutos on kiihtyvyys.

Yhtälö kiihtyvyyden laskemiseksi on:

Kiihtyvyys = (nopeuden muutos)/(ajan muutos).

tai

a = Δv ÷ Δt

Kiihtyvyyden mittaaminen

Kiihtyvyyden vakiomittayksikkö on metriä sekunnissa neliössä eli m/s2. Voit laskea sen yllä olevasta kaavasta, jossa nopeus on metriä sekunnissa ja aika sekunteina.

Kiihtyvyys on vektori

Fysiikassa kiihtyvyydellä ei ole ainoastaan suuruus (joka on edellä käsittelemämme luku m/s2), vaan sillä on myös suunta. Tämä tekee kiihtyvyydestä vektorin.

Voima ja kiihtyvyys

Newtonin toisen liikelain mukaan kappaleeseen kohdistuva voima on yhtä suuri kuin massa kertaa kiihtyvyys. Tämä kirjoitetaan seuraavalla yhtälöllä:

Voima = massa * kiihtyvyys

tai

F = ma

Voimme käyttää tätä kaavaa myös kiihtyvyyden laskemiseen, jos tiedämme kappaleen massan ja voiman. Tämä kaava on:

kiihtyvyys = voima/massa

tai

a = F/m

Jatkuva kiihtyvyys

Kun kappaleen nopeus muuttuu ajan mittaan vakiomäärän verran, sitä kutsutaan vakiokiihtyvyydeksi. Kappale, jolla on vakio positiivinen kiihtyvyys, kulkee yhä nopeammin ja nopeammin. Sen nopeus kasvaa jatkuvasti.

1. sekunti

2. sekunti

3. sekunti Kiihtyvyys

5 m/s2

5 m/s2

5 m/s2 Nopeus

10 m/s

15 m/s

20 m/s Esimerkki vakiokiihtyvyydestä 5 m/s2.

Vapaa pudotus: eräs kiihtyvyystyyppi

Yksi esimerkki jatkuvasta kiihtyvyydestä on vapaasti putoava esine. Vapaan pudotuksen aikana painovoima vaikuttaa esineeseen jatkuvasti, mikä aiheuttaa nopeuden jatkuvan kasvun. Jos mitattaisiin, kuinka kauas esine putoaa, se putoaisi joka sekunti pidemmälle, koska sen nopeus kasvaa jatkuvasti.

Huomaa: Todellisessa maailmassa esineeseen vaikuttaisi lisäksi ilman kitka. Jossain vaiheessa esine saavuttaa "loppunopeuden", mikä tarkoittaa, että se ei enää kiihtyisi ja putoamisnopeus pysyisi samana. Kasvot alaspäin putoavan laskuvarjohyppääjän loppunopeus on noin 122 mailia tunnissa.

Keskimääräinen kiihtyvyys

Keskimääräinen kiihtyvyys on kokonaisnopeuden muutos jaettuna kokonaisajalla. Se saadaan yhtälön a = Δv ÷ Δt avulla.

Jos esimerkiksi kappaleen nopeus muuttuu 20 m/s:sta 50 m/s:iin 5 sekunnin aikana, keskimääräinen kiihtyvyys on:

a = (50 m/s - 20 m/s) ÷ 5s.

a = 30 m/s ÷ 5s

a = 6 m/s2

Hidastuminen tai negatiivinen kiihtyvyys

Kun kappaleen nopeus pienenee (hidastuu), sitä kutsutaan hidastumiseksi. Sitä voidaan esittää myös negatiivisena kiihtyvyytenä. Tämä tarkoittaa, että kiihtyvyyden suunta tai vektori osoittaa vastakkaiseen suuntaan kuin kappaleen liike.

Jos esimerkiksi kappaleen nopeus muuttuu 40 m/s:sta 10 m/s:iin 2 sekunnin aikana, keskimääräinen kiihtyvyys on:

a = (10 m/s - 40 m/s) ÷ 2s

a = -30 ms ÷ 2s

a = -15 m/s2

Tätä voitaisiin kutsua myös 15 m/s2:n hidastuvuudeksi.

Toiminta

Tee kymmenen kysymyksen tietokilpailu tästä sivusta.

Lisää fysiikan aiheita liikkeestä, työstä ja energiasta

Skalaarit ja vektorit

Vektorimatematiikka

Massa ja paino

Voima

Nopeus ja nopeus

Kiihtyvyys

Painovoima

Kitka

Liikkeen lait

Yksinkertaiset koneet

Liikkeen termien sanasto

Työ ja energia

Energia

Kineettinen energia

Potentiaalienergia

Työ

Teho

Momentti ja törmäykset

Paine

Lämpö

Lämpötila

Tiede>> Fysiikka lapsille