Định nghĩa gia tốc là gì? Cách tính gia tốc?

Gia tốc là gì

Gia tốc là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Nó là một trong những đại lượng cơ bản dùng để mô tả chuyển động. Cũng như vận tốc, gia tốc là đại lượng hữu hướng (vector). Thứ nguyên của gia tốc là độ dài trên bình phương thời gian. Trong hệ đơn vị quốc tế SI, gia tốc có đơn vị là m/s² (mét trên giây bình phương, nghĩa là m/s mỗi giây).

Chuyển động tăng tốc khi vectơ gia tốc cùng chiều với chiều chuyển động; giảm tốc khi vectơ gia tốc ngược chiều với chiều chuyển động, đổi hướng khi véc tơ gia tốc có phương khác với phương chuyển động.

Công thức tính gia tốc tổng quát

Công thức tính gia tốc tổng quát như sau:

Trong đó: 

v là vận tốc tức thời tại điểm t

v₀ là vận tốc tức thời tại thời điểm t₀

Δt = t – t₀ là thời gian vận tốc thay đổi từ v₀ sang v

Gia tốc tức thời

Gia tốc tức thời của một vật tại một thời điểm biểu diễn sự thay đổi về vận tốc trong một khoảng thời gian vô cùng nhỏ quanh thời điểm đó chia cho khoảng thời gian vô cùng nhỏ này. Nó có thể được tính theo công thức:      

Trong đó:

a là gia tốc

v là vận tốc đơn vị m/s

t là thời gian đơn vị s.

Gia tốc tức thời, tại một thời điểm, của hàm số thực vận tốc theo thời gian là độ dốc của đường tiếp tuyến của đồ thị hàm số này tại thời điểm đang xét.

Định nghĩa gia tốc trung bình

Gia tốc trung bình là gia tốc trong một khoảng thời gian cụ thể là tỉ số giữa sự thay đổi vận tốc (trong khoảng thời gian đang xét) và khoảng thời gian đó. Nói cách khác, gia tốc trung bình là biến thiên của vận tốc chia cho biến thiên của thời gian, là đạo hàm của vận tốc theo thời gian, và là đạo hàm bậc hai của vị trí chất điểm theo thời gian.

Công thức tính gia tốc trung bình: 

Trong đó:

a là gia tốc

v là vận tốc đơn vị m/s

t là thời gian đơn vị s.

Gia tốc pháp tuyến

Gia tốc pháp tuyến đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc. Đặc điểm gia tốc pháp tuyến sẽ là:

• Phương vuông góc với tiếp tuyến của quỹ đạo vật
• Chiều luôn hướng về phía lõm của quỹ đạo

Công thức của gia tốc pháp tuyến: a_n = v² / R

Trong đó:

- v là tốc độ tức thời (m/s)

- R là độ dài bán kính cong (m)

Lưu ý: Trong trường hợp vật chuyển động tròn đều, thì v và R đều là các đại lượng không đổi. Do đó gia tốc pháp tuyến trong trường hợp này là gia tốc hướng tâm và không đổi.

Gia tốc tiếp tuyến

Gia tốc tiếp tuyến là đại lượng mô tả cho sự thay đổi độ lớn vecto vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến có các điểm lưu ý sau:

• Phương trùng với phương của tiếp tuyến
• Cùng chiều khi chuyển động nhanh dần và ngược chiều khi chuyển động chậm dần.

Công thức gia tốc tiếp tuyến: a_t = dv / dt

Quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến: Gia tốc trong chuyển động hình cong bao gồm hai phần:

• Gia tốc pháp tuyến - Đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc theo thời gian
• Gia tốc tuyến tuyến - Đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc theo thời gian

Gia tốc toàn phần

Gia tốc toàn phần hiểu đơn giản là tổng của hai gia tốc là gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến theo vecto.

Gia tốc trọng trường

Gia tốc trọng trường là gia tốc do lực hấp dẫn tác dụng lên một vật. Bỏ qua ma sát do sức cản không khí, theo nguyên lý tương đương mọi vật nhỏ chịu gia tốc trong một trường hấp dẫn là như nhau đối với tâm của khối lượng.  Điều này là đúng bất kể các vật có khối lượng khác nhau và thành phần của chúng như thế nào.

Tại các điểm khác nhau trên Trái Đất, các vật rơi với một gia tốc nằm trong khoảng 9,78 và 9,83 m/s2 phụ thuộc vào độ cao (và còn do Trái Đất không là khối cầu hoàn hảo cũng như vật chất phân bố không đều bên trong), với giá trị tiêu chuẩn chính xác bằng 9,80665 m/s2. Các vật có mật độ nhỏ không chịu cùng gia tốc như các vật nặng hơn do lực đẩy nổi và sức cản không khí tác động vào.