Pergerakan adalah salah satu fitur utama dunia tempat kita tinggal. Dari fisika diketahui bahwa semua benda dan partikel penyusunnya selalu bergerak di ruang angkasa bahkan pada suhu nol mutlak. Pada artikel ini, kita akan membahas definisi percepatan sebagai karakteristik kinematik penting dari gerak mekanik dalam fisika.
Ukuran apa yang sedang kita bicarakan?
Menurut definisi, percepatan adalah besaran yang memungkinkan Anda untuk menggambarkan secara kuantitatif proses perubahan kecepatan dengan waktu. Secara matematis, percepatan dihitung sebagai berikut:
a¯=dv¯/dt.
Rumus untuk menentukan percepatan ini menjelaskan apa yang disebut nilai sesaat a¯. Untuk menghitung percepatan rata-rata, Anda harus mengambil rasio perbedaan kecepatan untuk jangka waktu yang lebih lama.
Nilai a¯ adalah vektor. Jika kecepatan diarahkan sepanjang garis singgung ke lintasan yang dipertimbangkan tubuh, maka percepatannya dapat:diarahkan dengan cara yang benar-benar acak. Ini tidak ada hubungannya dengan lintasan gerakan dan dengan vektor v¯. Namun demikian, kedua karakteristik bernama gerak bergantung pada percepatan. Ini karena, pada akhirnya, vektor percepatanlah yang menentukan lintasan dan kecepatan benda.
Untuk memahami ke mana arah percepatan a¯, kita harus menuliskan hukum kedua Newton. Dalam bentuk yang terkenal, terlihat seperti ini:
F¯=ma¯.
Kesetaraan mengatakan bahwa dua vektor (F¯ dan a¯) terkait satu sama lain melalui konstanta numerik (m). Diketahui dari sifat-sifat vektor bahwa perkalian dengan bilangan positif tidak mengubah arah vektor. Dengan kata lain, percepatan selalu diarahkan pada aksi gaya total F¯ pada benda.
Kuantitas yang dipertimbangkan diukur dalam meter per detik persegi. Misalnya, gaya gravitasi Bumi di dekat permukaannya memberikan percepatan 9,81 m/s ke benda-benda2, yaitu, kecepatan benda yang jatuh bebas di ruang hampa udara meningkat sebesar 9,81 m/s setiap detik.
Konsep gerak dipercepat beraturan
Rumus untuk menentukan percepatan dalam kasus umum ditulis di atas. Namun, dalam praktiknya seringkali perlu untuk memecahkan masalah untuk apa yang disebut gerak dipercepat beraturan. Ini dipahami sebagai gerakan benda di mana komponen percepatan tangensialnya adalah nilai konstan. Kami menekankan pentingnya kekonstanan tangensial, dan bukan komponen percepatan yang normal.
Percepatan total tubuh dalam proses gerak lengkung dapat direpresentasikan sebagai dua komponen. Komponen tangensial menggambarkan perubahan modulus kecepatan. Komponen normal selalu diarahkan tegak lurus terhadap lintasan. Itu tidak mengubah modulus kecepatan, tetapi mengubah vektornya.
Di bawah ini, kami akan membahas pertanyaan mengenai komponen akselerasi secara lebih rinci.
Gerak dipercepat beraturan pada garis lurus
Karena vektor kecepatan tidak berubah ketika bergerak dalam garis lurus, percepatan normalnya adalah nol. Ini berarti bahwa percepatan total dibentuk secara eksklusif oleh komponen tangensial. Definisi percepatan selama gerak dipercepat beraturan dilakukan sesuai dengan rumus berikut:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Ketiga persamaan ini adalah ekspresi dasar kinematika. Di sini v0 adalah kecepatan yang dimiliki tubuh sebelum akselerasi. Disebut inisial. Nilai S adalah lintasan yang ditempuh benda sepanjang lintasan lurus selama waktu t.
Berapapun nilai waktu t yang kita substitusikan ke salah satu persamaan ini, kita akan selalu mendapatkan percepatan yang sama a, karena tidak berubah selama jenis gerakan yang dipertimbangkan.
Putaran cepat
Bergerak di sekitar lingkaran dengan akselerasi adalah jenis gerakan yang cukup umum dalam teknologi. Untuk memahami ini, cukup dengan mengingat rotasi poros,piringan, roda, bantalan. Untuk menentukan percepatan benda selama gerakan dipercepat seragam dalam lingkaran, tidak sering digunakan besaran linier, tetapi besaran sudut. Percepatan sudut, misalnya, didefinisikan sebagai berikut:
α=dω/dt.
Nilai dinyatakan dalam radian untuk setiap detik kuadrat. Percepatan dengan komponen tangensial dari besaran a berhubungan sebagai berikut:
α=at/r.
Karena konstan selama rotasi dipercepat seragam, percepatan tangensial at meningkat sebanding dengan peningkatan radius rotasi r.
Jika=0, maka hanya ada percepatan normal yang tidak nol selama rotasi. Namun, gerakan ini disebut rotasi seragam atau rotasi seragam, tidak dipercepat secara seragam.
