Ускорение
Ускорение – это величина, которая характеризует быстроту изменения скорости.
Например, автомобиль, трогаясь с места, увеличивает скорость движения, то есть движется ускоренно.
Вначале его скорость равна нулю. Тронувшись с места, автомобиль постепенно разгоняется
до какой-то определённой скорости. Если на его пути загорится красный сигнал светофора,
то автомобиль остановится. Но остановится он не сразу, а за какое-то время. То есть скорость
его будет уменьшаться вплоть до нуля – автомобиль будет двигаться замедленно,
пока совсем не остановится. Однако в физике нет термина «замедление». Если тело движется,
замедляя скорость, то это тоже будет ускорение тела, только со знаком минус (как вы помните,
скорость – это векторная величина).
Среднее ускорение
Среднее ускорение> – это отношение изменения скорости к промежутку времени,
за который это изменении произошло. Определить среднее ускорение можно формулой:
где 
–
вектор ускорения.
Направление вектора ускорения совпадает с направлением изменения скорости
Δ
= 
- 0
(здесь 0 – это начальная скорость,
то есть скорость, с которой тело начало ускоряться).
В момент времени t1 (см. рис 1.8) тело имеет скорость 0.
В момент времени t2 тело имеет скорость .
Согласно правилу вычитания векторов найдём вектор изменения скорости
Δ = - 0.
Тогда определить ускорение можно так:
Рис. 1.8. Среднее ускорение.
В СИ единица ускорения – это 1 метр в секунду за секунду (или метр на секунду
в квадрате), то есть
Метр на секунду в квадрате равен ускорению прямолинейно движущейся точки,
при котором за одну секунду скорость этой точки увеличивается на 1 м/с. Иными словами,
ускорение определяет, насколько изменяется скорость тела за одну секунду. Например,
если ускорение равно 5 м/с2, то это означает, что скорость тела каждую секунду
увеличивается на 5 м/с.
Мгновенное ускорение
Мгновенное ускорение тела (материальной точки) в данный момент времени –
это физическая величина, равная пределу, к которому стремится среднее ускорение при
стремлении промежутка времени к нулю. Иными словами – это ускорение, которое развивает
тело за очень короткий отрезок времени:
Направление ускорения также совпадает с направлением изменения скорости
Δ при очень малых значениях промежутка времени,
за который происходит изменение скорости. Вектор ускорения может быть задан проекциями
на соответствующие оси координат в данной системе отсчёта (проекциями аХ,
aY, aZ).
При ускоренном прямолинейном движении скорость тела возрастает по модулю, то есть
v2 > v1
а направление вектора ускорения совпадает с вектором скорости
2.
Если скорость тела по модулю уменьшается, то есть
v2 < v1
то направление вектора ускорения противоположно направлению вектора скорости
2. Иначе говоря,
в данном случае происходит
замедление движения, при этом ускорение
будет отрицательным (а < 0). На рис. 1.9 показано направление векторов ускорения
при прямолинейном движении тела для случая ускорения и замедления.
Рис. 1.9. Мгновенное ускорение.
При движении по криволинейной траектории изменяется не только модуль скорости,
но и её направление. В этом случае вектор ускорение представляют в виде двух составляющих
(см. следующий раздел).
Тангенциальное ускорение
Тангенциальное (касательное) ускорение – это составляющая вектора
ускорения, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения.
Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при криволинейном движении.
Рис. 1.10. Тангенциальное ускорение.
Направление вектора тангенциального ускорения
τ
(см. рис. 1.10) совпадает с направлением линейной скорости или противоположно ему. То есть вектор тангенциального ускорения лежит на одной оси с касательной окружности, которая является траекторией движения тела.
Нормальное ускорение
Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения,
направленная вдоль нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела.
То есть вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения (см. рис. 1.10).
Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и обозначается буквой
n.
Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны траектории.
Полное ускорение
Полное ускорение при криволинейном движении складывается из тангенциального
и нормального ускорений по
правилу сложения векторов
и определяется формулой:
(согласно теореме Пифагора для прямоугольно прямоугольника).
Направление полного ускорения также определяется
правилом сложения векторов:
= 
τ + n
