Gia tốc là gì? Khái niệm gia tốc vững chắc là một khái niệm không thể bỏ qua trong Khóa học vật lý. Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho việc chuyển đổi của véc tơ vận tốc tức thời theo thời kì. Vậy có những loại gia tốc nào? Công thức để tính gia tốc là gì? Cùng tìm hiểu trong nội dung bài viết trong tương lai của Luật Dương Gia.
1. Gia tốc là gì?
Gia tốc là gì? Gia tốc là một trong những đại lượng cơ bản để mô tả cho việc thay đổi của véc tơ vận tốc tức thời theo thời kì. Cũng như véc tơ vận tốc tức thời, gia tốc là đại lượng được bố trí theo hướng chuyển động (vector), tức thị chúng có cả hướng và độ lớn. Hướng gia tốc được xác định bởi vị trí hướng của lực tác dụng lên vật đó. Khi vật vận chuyển chậm thì gia tốc âm. Độ lớn của gia tốc đó chính là tổng lượng các gia tốc.
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. Khi duy trì véc tơ vận tốc tức thời không đổi, tức thị vật không tăng tốc. Gia tốc chỉ xuất hiện khi có sự thay đổi véc tơ vận tốc tức thời.
Gia tốc được toàn cầu quy ước ký hiệu là “a”. Dựa theo hệ đơn vị đo quốc tế SI, đơn vị đo của gia tốc là m/s² tức thị m/s mỗi giây.
Ý nghĩa của gia tốc đó chính là dùng để làm thống kê giám sát, thể hiện sự thay đổi về tốc độ của véc tơ vận tốc tức thời. Khi nhìn vào độ lớn và vị trí hướng của gia tốc, tất cả chúng ta có thể nhìn nhận được đối tượng người dùng đó đang thay đổi véc tơ vận tốc tức thời nhanh hay chậm.
Ví dụ: Khi chúng ta đột ngột thực hiện hành động phanh xe khi đang vận chuyển hay một chiếc tàu bay cất cánh trên đường sân bay,.. sẽ đều xuất hiện gia tốc. Đây là 1 trong đại lượng cực kỳ quan trọng và có ứng dụng vô cùng to lớn trong nhiều ngành nghề khác nhau.
2. Có những loại gia tốc nào?
Có những loại gia tốc cơ bản mà tất cả chúng ta thường gặp trong Khóa học vật lý đó là:
– Gia tốc tức thời
– Gia tốc trung bình
– Gia tốc pháp tuyến
– Gia tốc tiếp tuyến
– Gia tốc toàn phần
– Gia tốc trọng trường
2.1. Gia tốc tức thời là gì?
Gia tốc tức thời của vật là vectơ gia tốc trình diễn cho việc thay đổi véc tơ vận tốc tức thời của vật đó trong một khoảng chừng thời kì tức thời vô cùng nhỏ (∆t vô cùng nhỏ). Gia tốc này được tính toán thông qua công thức cụ thể như sau:
Trong số đó ta có:
v: dùng để làm chỉ véc tơ vận tốc tức thời có đơn vị đo là m/s
t: dùng để làm chỉ thời kì với đơn vị đo là s
2.2. Gia tốc trung bình là gì?
Tỉ số giữa sự thay đổi véc tơ vận tốc tức thời và khoảng chừng thời kì được xác định đó đó chính là gia tốc trung bình. Tất cả chúng ta cũng luôn tồn tại thể hiểu đơn giản như sau, gia tốc trung bình của một vật thể đó chính là sự thay đổi của véc tơ vận tốc tức thời chia cho thay đổi của khoảng chừng thời kì. Chúng được biểu hiện bởi công thức tính gia tốc trung bình như sau:
Trong số đó ta có:
atb: Đấy là quy ước gia tốc trung bình
v: Để chỉ véc tơ vận tốc tức thời của vật thể tại thời khắc t
v0: Để chỉ véc tơ vận tốc tức thời của vật thể tại thời khắc t0
Δv:Để chỉ sự thay đổi của véc tơ vận tốc tức thời
Δt: Để chỉ thời kì để v0 trở thành v
2.3. Gia tốc pháp tuyến là gì?
Gia tốc pháp tuyến là đại lượng đặc trưng cho việc thay đổi về phương của véc tơ vận tốc tức thời theo thời kì. Cụ thể, gia tốc pháp tuyến sẽ có được phương vuông 1 góc 90 độ với tiếp tuyến của quỹ đạo vật thể, còn chiều sẽ hướng chuyển động về phía lõm của quỹ đạo. Công thức tính gia tốc pháp tuyến như sau:
Trong số đó ta có:
an: Để chỉ của gia tốc pháp tuyến
v: Để chỉ véc tơ vận tốc tức thời tức thời, đơn vị m/s
R: Để chỉ độ dài của nửa đường kính cong, đơn vị đo là m
2.4. Gia tốc tiếp tuyến là gì?
Gia tốc tiếp tuyến là đại lượng đặc trưng dùng để làm mô tả cho việc thay đổi độ lớn vectơ véc tơ vận tốc tức thời về phía theo thời kì. Gia tốc tiếp tuyến có phương trùng với phương của tiếp tuyến nên mang tên gọi như vậy và cùng chiều với vật thể khi chuyển động tăng dần và ngược chiều với vật thể khi chuyển động giảm dần. Công thức tính gia tốc tiếp tuyến được viết như sau:
Trong số đó ta có, quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến với gia tốc pháp tuyến như sau: gia tốc trong chuyển động hình cong gồm có có 2 phần.
Gia tốc pháp tuyến là đặc trưng cho việc thay đổi về phương của véc tơ vận tốc tức thời theo thời kì
Gia tốc tiếp tuyến lại đặc trưng cho việc thay đổi về vị trí hướng của véc tơ vận tốc tức thời theo thời kì.
2.5. Gia tốc toàn phần là gì?
Gia tốc toàn phần đó chính là gia tốc tổng của hai loại gia tốc gồm gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến dựa theo đại lượng vectơ. Tất cả chúng ta có công thức tính gia tốc toàn phần như sau:
Trong số đó:
atp: Dùng để làm chỉ gia tốc toàn phần
an: Dùng để làm chỉ gia tốc pháp tuyến
at: Dùng để làm chỉ gia tốc tiếp tuyến
2.6. Gia tốc trọng trường:
Gia tốc trọng trường còn được gọi là gia tốc rơi tự do. Đây là đại lượng gia tốc xuất hiện do lực quyến rũ của Trái Đất tác dụng lên vật. Khi tất cả chúng ta bỏ qua lực cản do không khí tạo ra thì mọi vật thể đều sẽ phải chịu một loại gia tốc trọng trường giống nhau so với tâm khối lượng của vật thể dựa theo nguyên tắc tương đương.
Gia tốc trọng trường có liên quan trực tiếp đến lực hút Trái Đất. Chính vì lẽ này mà gia tốc trọng trường của mọi vật so với mọi khối lượng đều giống như nhau. Gia tốc trọng trường thường là vì lực hút của Trái Đất tạo nên, thường dao động trong khoảng chừng từ 9.78 đến 9.83. Tuy nhiên chúng đều được làm tròn cho gần bằng 10m/s².
3. Công thức tính gia tốc?
Công thức tổng quát dùng để làm tính gia tốc của một vật bất kỳ đang chuyển động thẳng không đổi chiều sẽ tiến hành vận dụng như sau:
Trong số đó:
v: Là véc tơ vận tốc tức thời tức thời tại một thời kì t
v0: Là véc tơ vận tốc tức thời tại tại thời kì t0
v1: Là véc tơ vận tốc tức thời tức thời tại thời kì t1
v2: Là véc tơ vận tốc tức thời tức thời tại thời kì t2
t1, t2: Là để chỉ thời kì
Δv = v2 – v1: Là sự việc biến thiên véc tơ vận tốc tức thời của vật thể
Δt = t2 – t1: Là thời kì mà vật thể thay đổi véc tơ vận tốc tức thời từ v1 sang véc tơ vận tốc tức thời v2
m/s²: Đơn vị đo gia tốc
Công thức tính gia tốc góc sẽ là M=Iε
Nếu chuyển động quay của vật dựa theo một trục quay nhất quyết, khi ta vận dụng định luật Newton cho chuyển động này, ta có thể viết ra mối liên hệ giữa gia tốc góc là: ε với mômen lực là M và mômen quán tính so với trục quay của vật đó chính là I.
4. Bài tập về gia tốc và đáp án:
Câu 1: Một chiếc xe chuyển động vối véc tơ vận tốc tức thời v. Khẳng định nào sau đây là đúng?
A. Xe chắc chắn chuyển động thẳng đều với tốc độ là v.
B. Quãng đường xe chạy được tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động.
C. Tốc độ trung bình trên các quãng đường khác nhau trên đường thẳng AB có thể là khác nhau.
D. Thời gian chạy tỉ lệ với tốc độ v.
Đáp án xác thực: C. Tốc độ trung bình trên các quãng đường khác nhau trên đường thẳng AB có thể là khác nhau.
Câu 2: Vật chuyển động theo chiều Dương của trục Ox với véc tơ vận tốc tức thời v không đổi. Thì:
A. Tọa độ của vật luôn có giá trị (+).
B. Vận tốc của vật luôn có giá tri (+).
C. Tọa độ và vận tốc của vật luôn có giá trị (+).
D. Tọa độ luôn trùng với quãng đường.
Đáp án xác thực: B. vận tốc của vật luôn có giá tri (+).
Câu 3: Xe chuyển động trên quãng đường từ A đến B dài 10km sau đó tức thì quay trái lại. Thời gian của hành trình này là 20 phút. Tính tốc độ trung bình của xe trong khoảng chừng thời kì trên:
A. 20 km/h.
B. 30 km/h.
C. 60 km/h.
D. 40 km/h
Đáp án xác thực: C. 60 km/h.
Câu 4: Đoạn đường dài 40km với véc tơ vận tốc tức thời trung bình 80km/h. Trên đoạn đường 40 km tiếp theo với tốc độ trung bình là 40 km/h. Tìm tốc độ trung bình xe trong cả quãng đường 80km bao nhiêu?
A. 53 km/h.
B. 65 km/h.
C. 60 km/h.
D. 50 km/h.
Đáp án xác thực: A. 53 km/h.
Lời giải: Thời gian chuyển động trên đoạn đường 80 km của xe là: t = 0,5 + 1 = 1,5 h Suy ra: Tốc độ trung bình vtb = 80/15 ≈ 53 km/h.
Câu 5: Xe chạy quảng đường 48km hết t giây. Trong một/4 khoảng thời gian đầu nó chạy với tốc độ trung bình là v1 = 30 km/h. Tìm véc tơ vận tốc tức thời trung bình trong khoảng chừng thời kì sót lại:
A. 56 km/h.
B. 50 km/h.
C. 52 km/h.
D. 54 km/h.
Đáp án xác thực: D. 54 km/h.
Với những thông tin trên nội dung bài viết này, hy vọng sẽ cung cấp được cho những bạn những tri thức cơ bản, cấp thiết về gia tốc. Song song, khiến cho bạn trả lời được thắc mắc gia tốc là gì, giải những bài tập về gia tốc một cách nhanh chóng và xác thực, vận dụng những tri thức đã học được vào thực tiễn, lý giải những hiện tượng lạ trong cuộc sống linh hoạt.
