Que signifie l'ampleur de l'accélération : 3 faits à connaître

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As accélération est liée au changement de vitesse, c'est une quantité vectorielle ayant à la fois une amplitude et une direction, tout comme la vitesse. Sa direction montre comment la vitesse change. Mais nous sommes curieux de savoir ce que signifie l'amplitude de l'accélération.

La longueur de tout vecteur qui pointe dans la direction du vecteur, désignée par son unité, est appelée magnitude. En conséquence, l'amplitude de l'accélération est simplement la longueur du vecteur d'accélération, et elle est dirigée dans la direction du vecteur d'accélération. Ceci est valable pour n'importe quelle quantité vectorielle.

→ Accélération : une quantité vectorielle

Les grandeurs physiques peuvent être de nature vectorielle ou scalaire. Les quantités physiques caractérisées uniquement par leur valeur numérique ou leur amplitude sans tenir compte de la direction sont appelées quantités scalaires. En ce qui concerne les quantités vectorielles, ils ont les deux.

Parlons maintenant de l'accélération.

L'accélération est un terme physique défini comme le rapport entre la variation de vitesse et le temps. Le temps, comme nous le savons, est une quantité scalaire avec juste une magnitude et aucune direction. L'accélération, comme la vitesse, a deux aspects : l'amplitude et la direction. Parce que la division de chaque quantité vectorielle par n'importe quelle quantité scalaire donne la quantité vectorielle. La direction du vecteur d'accélération sera la direction du changement de vitesse.

Mais voyons maintenant en détail que signifie l'amplitude de l'accélération ?

→ L'ampleur de l'accélération : interprétation physique et représentation mathématique : -

Considérez quelques façons différentes d'exprimer l'amplitude de l'accélération.

Ampleur de l'accélération selon la définition de base de l'accélération :

La magnitude de l'accélération n'est rien d'autre que la longueur de son vecteur. Si nous écrivons l'amplitude de l'accélération, en d'autres termes, cela indique à quelle vitesse la vitesse varie. L'unité mètre par seconde carrée dans le système international standard (SI) représente l'amplitude de l'accélération.

Si nous exprimons cette phrase sous forme d'équation, cela ressemblera à ceci :

\mid a\mid =\frac{v_{f}-v_{i}}{\Delta t}

Dans cette équation, vf désigne la vitesse finale de l'objet,

                          vi est sa vitesse initiale et

Δt représente l'intervalle de temps pendant lequel la vitesse change.

Supposons qu'une voiture comme indiqué sur la figure se déplace vers l'est et a une accélération de 30 m/s2. La magnitude de l'accélération de la voiture est de 30 m/s2 et la direction de l'accélération est l'est. Maintenant, si la voiture commence à progresser vers l'ouest au même rythme, l'amplitude du vecteur d'accélération restera constante, mais sa direction se déplacera vers l'ouest.

Que signifie l'ampleur de l'accélération
Voiture roulant avec une amplitude d'accélération constante

L’ampleur de l’accélération d’après la deuxième loi de Newton :

En mécanique, la deuxième loi de Newton est cruciale car elle établit le lien entre la masse d'un objet et la quantité de force nécessaire pour l'accélérer. Une formulation courante de la deuxième loi de Newton est

F = ma

, qui stipule que la force (F) exercée sur un objet est égale à la masse (m) de l'objet multipliée par son accélération (a). On peut donc écrire la grandeur de l'accélération

une=\frac{F}{m}

L'équation ci-dessus indique que plus la masse d'un objet est grande, plus il faut de force pour l'accélérer. Et plus la force est élevée, plus l'accélération de l'objet est grande.

Par exemple, la poussée est la force nécessaire à une fusée pour quitter l'orbite terrestre et entrer dans l'espace extra-atmosphérique. Pour lancer une fusée, la deuxième loi du mouvement de Newton stipule que la quantité de poussée doit être augmentée, ce qui augmente l'accélération. La grande vitesse de la fusée lui permet finalement d'échapper au champ gravitationnel de la Terre et d'entrer dans l'espace.

L'ampleur de l'accélération dans un mouvement circulaire :

Dans le cas d'un mouvement circulaire, il existe deux types de composantes de vitesse impliquées : linéaire et tangentielle. En conséquence, nous devons considérer deux formes d'accélération lorsque l'on considère le mouvement circulaire.

i) Accélération centripète :

En raison des nombreux changements de direction, la vitesse d'une particule en mouvement circulaire change constamment. L'amplitude de la vitesse reste constante tout en considérant le mouvement circulaire uniforme. Cependant, en raison du changement continu de direction, la particule est considérée comme en train d'accélérer.

Image 18
Mouvement circulaire uniforme

En conséquence, l'accélération centripète est provoquée par la vitesse tangentielle plutôt que par la vitesse tangentielle. Lorsque la vitesse tangentielle est vt, et la distance à l'axe de rotation est r, l'amplitude de l'accélération centripète peut être calculée comme suit :

a_{c}=\frac{v_{t}^{2}}{r}

ii) Accélération tangentielle :

L'accélération tangentielle est la mesure de la rapidité avec laquelle une vitesse tangentielle varie avec le temps dans le mouvement circulaire d'un objet. La vitesse tangentielle au point de mouvement agira vers une tangente de la trajectoire. En conséquence, il fonctionne toujours perpendiculairement à l'accélération centripète d'un objet en rotation.

Image 19
Mouvement circulaire non uniforme

En multipliant le rayon d’une trajectoire circulaire par l’accélération angulaire de l’objet, on obtient l’accélération tangentielle. Si α est l'accélération angulaire et r est le rayon de la trajectoire circulaire, alors l'accélération tangentielle, ( à ), est calculé comme suit :

a_t = r\alpha

La somme vectorielle des centripètes et accélérations tangentielles donne le vecteur d'accélération totale a de mouvement circulaire.

Image 21
Image 23
Accélération totale en mouvement circulaire

Dans le cas d'un mouvement circulaire non uniforme, le vecteur d'accélération linéaire totale est à un angle par rapport aux vecteurs d'accélération centripète et tangentiel, comme illustré sur la figure. Puisque ac et at sont perpendiculaires, l'amplitude de l'accélération linéaire totale est la suivante.

Image 22

→ Représentation graphique de l'ampleur de l'accélération:

Comme nous l'avons vu, l'accélération peut être calculée à l'aide de l'équation suivante :

|une| =\frac{\Delta v}{\Delta t}

Ainsi, nous pouvons calculer l'accélération à partir du graphique de la vitesse en fonction du temps. L'axe Y sera représenté par la vitesse car il s'agit d'une variable dépendante. Et comme le temps est une variable indépendante, il sera représenté par l'axe X.

La pente de n'importe quel graphique est simplement la montée sur la course ou le changement de l'axe Y divisé par le changement de l'axe X. En conséquence, la pente du graphique vitesse en fonction du temps nous donnera l'accélération, qui est le changement de vitesse sur une période de temps donnée.

Si la vitesse augmente avec le temps, la pente du graphique sera positive, comme le montre le graphique. La vitesse finale de l'objet est supérieure à sa vitesse initiale si la pente est positive.

Toutefois, l'amplitude de l'accélération sera toujours positive puisque le signe positif ou négatif reflète la direction de l'accélération plutôt que son amplitude.

Image 24

Si l'amplitude de l'accélération est nulle, la vitesse de l'objet sera constante tout au long du mouvement. Le pente d'un graphique ayant une vitesse constante sera nulle, comme indiqué dans le graphique ci-dessous.

Image 25

Avec cet article, nous visons à avoir répondu à toutes vos questions sur l'ampleur de l'accélération.

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