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L'accelerazione lineare è il tasso di variazione della velocità, durante un determinato periodo di tempo, di un oggetto che si muove in una direzione. Questo è un concetto molto basilare in fisica e fa parte della meccanica classica - il campo specifico della fisica che si occupa delle leggi del moto di oggetti non atomici (il movimento e il comportamento delle particelle atomiche sono descritti in meccanica quantistica). L'esempio più semplice nell'accelerazione lineare quotidiana è un'auto che accelera continuamente lungo una strada diritta.
Termini e concetti
La velocità è definita come la velocità di cambiamento nella posizione di un oggetto in movimento per un periodo di tempo. Nel Sistema internazionale di unità (SI), è misurato in metri al secondo o m / s. "Metri" descrive il cambiamento di posizione o distanza e "secondi" è l'unità di tempo. Un oggetto in movimento che copre la maggior parte della distanza per ogni unità di tempo si muove più velocemente o ha una velocità maggiore. Si dice che un oggetto in movimento accelera quando cambia la sua velocità. L'accelerazione è misurata in metri al secondo al quadrato o m / s². Quindi un'auto che accelera a 15 m / s² sta aumentando la sua velocità a una velocità di 15 metri al secondo ogni secondo che si muove.
idee sbagliate
Nel linguaggio ordinario di tutti i giorni, spesso usiamo le parole velocità e velocità indifferentemente. Ma in fisica, la velocità è classificata come una quantità vettoriale, mentre la velocità è una quantità scalare. La differenza è che una quantità vettoriale include una descrizione della direzione. Quindi "10 m / s North" è una misura della velocità, mentre "10 m / s" è una misura della velocità. Inoltre, l'accelerazione è una quantità vettoriale e, in accelerazione lineare, l'oggetto deve muoversi mentre si muove in un'unica direzione.
Inoltre, l'accelerazione utilizzata nella fisica non significa necessariamente un aumento della velocità. La definizione di "tasso di variazione" include anche una riduzione della quantità. Quindi l'accelerazione può essere un numero negativo. La misura "-10 m / s²" significa che l'oggetto in movimento sta decelerando a 10 m / s per ogni secondo movimento.
calcolo
Il concetto di accelerazione fa parte della seconda legge del moto di Newton, secondo cui la forza che agisce su un oggetto è uguale alla sua massa moltiplicata per la sua accelerazione. È espresso nell'equazione F = m. a; dove "F" è il simbolo della forza, "m" per la massa e "a" per l'accelerazione. Se la forza che agisce su un oggetto e la sua massa sono noti, la sua accelerazione può essere determinata dividendo la forza per la massa: a = F / m.
Un altro modo per calcolare l'accelerazione è prendere la differenza di velocità e dividere per la differenza di tempo: a = dv / dt, dove "dv" è la differenza di velocità "(v2 - v1) e" dt " Ad esempio, se un'auto a riposo inizia a muoversi e raggiunge la velocità di 20 m / s in 10 secondi, la sua accelerazione sarebbe di 2 m / s² (20 metri al secondo - 0 metri al secondo / 10 secondi - 0 secondi).
Movimento circolare
L'accelerazione lineare si applica solo nel contesto del movimento lineare, che è movimento lungo una linea retta. Ma gli oggetti possono anche muoversi e accelerare in altri modi. Poiché le misure di accelerazione cambiano in velocità e la velocità include la direzione, anche un cambio di direzione viene chiamato accelerazione. Ad esempio, se un'auto che si muove costantemente a 20 m / s su una strada dritta entra improvvisamente in una curva, questa vettura sta accelerando mentre si muove lungo la curva, anche se la sua velocità non cambia. L'accelerazione percepita dal guidatore si chiama "accelerazione circolare".
applicazione
Come parte di una legge fondamentale della fisica, il principio dell'accelerazione lineare viene utilizzato in molti campi, dall'ingegneria all'astronomia. Un esempio degno di nota è una macchina utilizzata dalla National Space and Aeronautics Administration (NASA), chiamata Apparecchio di misura di massa per accelerazione dello spazio lineare o SLAMMD. Questa macchina è usata per misurare la massa degli astronauti in orbita. Il suo principio implicito è la seconda legge del moto di Newton, ma questa volta la massa è determinata dividendo la forza per l'accelerazione: m = F / a.