加速度
4加速度(Acceleration)是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt,是描述物体速度变化快慢的物理量1,通常用a表示。
加速度是矢量,它的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同。
基本信息
- 常见符号
a
- 国际单位
米每二次方秒
- 中文名
加速度
- 外文名
Acceleration
- 所属学科
物理
基础定义
简单地说,速度描述了位置是如何变化的,而加速度描述了速度是如何变化的。
加速度具有矢量性质,即需要用大小和方向同时描述一个加速度。
加速度描述的是速度随时间的变化率。
比如,水平地向前扔出一个物体,起初它的速度朝向正前,然而由于重力它开始在向前的同时向下坠落,即其速度改变了。这里改变物体速度的主要是地球的重力引起的重力加速度。
在光滑水平面上向前运动的物体,如果向左或向右施以力,即给予了不同的加速度,则其速度会发生变化(包含了速率及方向),然而向左的加速度和向右的加速度显然引起了不同的效果。同样,施力的大小不同,引起的加速度不同,最终的结果也不一样,亦可以从矢量的加成性来看。作为一个矢量,加速度的叠加和分解分别遵循平行四边形法则和三角形法则。
需要注意的是,由于速度也是矢量,因此加速度不为零的物体速度的大小(称之为速率)也不一定会发生变化,实际上,如果加速度保持与速度垂直,速度大小就一直不会改变,同时方向一直改变。这种情况在生活中最常见的是圆周运动,比如在被拴在一端固定的线的另一端的一个小物体在线保持绷直时做的运动,又比如带电粒子在仅受静磁场的洛伦兹力时做的运动。
应用举例
直线运动中的平均加速度、瞬时加速度
设质点A呈一维运动,时刻位于
处,经过
时间后位于
处,则定义质点A在
时刻的瞬时速度(简称速度)为
其中,表示位移对时间的一阶导数,在时间-位移图上表现为求斜率。
首先,定义时刻到
时刻之间的平均加速度为
平均加速度粗略地表示了在该段时间内物体速度的变化情况。如果越小,该段时间内速度的波动就越小,描述的速度变化情况也就越精细,从而定义质点A在
时刻的瞬时加速度为
瞬时加速度,简称加速度。进而有