Przyspieszenie - wzór, jednostka i przykłady

Przyspieszenie to wielkość fizyczna, która mówi, jak szybko zmienia się prędkość ciała. Oblicza się je, dzieląc zmianę prędkości przez czas, w jakim ta zmiana zaszła. Jednostką przyspieszenia jest metr na sekundę do kwadratu. Przyspieszenie dodatnie oznacza, że ciało przyspiesza, a ujemne, że zwalnia. To jedna z podstawowych wielkości opisujących ruch.

Przyspieszenie bywa mylone z prędkością, ale mówi o czymś innym. Prędkość opisuje, jak szybko ciało się porusza, a przyspieszenie, jak szybko ta prędkość rośnie lub maleje. Samochód jadący ze stałą prędkością się nie porusza z przyspieszeniem, mimo że cały czas jest w ruchu.

Co to jest przyspieszenie

Przyspieszenie opisuje zmianę prędkości w czasie. Jeśli prędkość ciała rośnie, mówimy, że ciało przyspiesza. Jeśli maleje, ciało zwalnia, co też jest rodzajem przyspieszenia, tyle że skierowanego przeciwnie do ruchu. Gdy prędkość się nie zmienia, przyspieszenie jest równe zeru, nawet jeśli ciało porusza się szybko.

Przyspieszenie jest wielkością wektorową, czyli ma nie tylko wartość, ale też kierunek i zwrot. To odróżnia je od zwykłej liczby. Gdy przyspieszenie ma ten sam zwrot co prędkość, ciało przyspiesza. Gdy zwrot jest przeciwny, ciało hamuje. Więcej o tym, czym są wielkości mające kierunek, przeczytasz przy wektorach.

Najprościej zrozumieć przyspieszenie na przykładzie ruszającego samochodu. W chwili startu jego prędkość wynosi zero. Po kilku sekundach jedzie już z pewną prędkością. To, jak szybko doszedł do tej prędkości, opisuje właśnie przyspieszenie. Im szybciej rozpędza się od zera, tym większe ma przyspieszenie.

Wzór na przyspieszenie

Przyspieszenie oblicza się ze wzoru: przyspieszenie równa się zmiana prędkości podzielona przez czas, w skrócie a równa się delta v przez t. Zmiana prędkości to różnica między prędkością końcową a początkową. Jeśli ciało ruszyło z prędkości początkowej v zero i osiągnęło prędkość v, to wzór można zapisać jako a równa się v minus v zero przez t.

Weźmy prosty przykład. Samochód ruszył z miejsca, więc jego prędkość początkowa wynosi zero. Po 5 sekundach osiągnął prędkość 20 metrów na sekundę. Zmiana prędkości to 20 minus 0, czyli 20 metrów na sekundę. Przyspieszenie wynosi 20 podzielone przez 5, czyli 4 metry na sekundę do kwadratu. To znaczy, że co sekundę prędkość rosła o 4 metry na sekundę.

Wzór można przekształcić, aby obliczyć inne wielkości. Znając przyspieszenie i czas, można wyznaczyć zmianę prędkości, mnożąc przyspieszenie przez czas. Ta sama zależność łączy przyspieszenie z ruchem, o którym mowa przy wzorze na drogę, prędkość i czas. Wszystkie te wielkości opisują wspólnie, jak porusza się ciało.

Jednostka przyspieszenia

Jednostką przyspieszenia jest metr na sekundę do kwadratu. Bierze się ona wprost ze wzoru. Prędkość mierzymy w metrach na sekundę, a czas w sekundach, więc dzieląc metry na sekundę przez sekundy, otrzymujemy metry na sekundę do kwadratu.

Ten zapis, choć wygląda dziwnie, ma prosty sens. Przyspieszenie 4 metry na sekundę do kwadratu oznacza, że w każdej sekundzie prędkość ciała zmienia się o 4 metry na sekundę. Po pierwszej sekundzie ciało ma prędkość 4 metry na sekundę, po drugiej 8, po trzeciej 12 i tak dalej. Jednostka mówi więc, o ile na sekundę zmienia się prędkość.

Szczególnym przykładem jest przyspieszenie ziemskie, oznaczane literą g. To przyspieszenie, z jakim spadają ciała w polu grawitacyjnym Ziemi. Jego wartość wynosi około 9,81 metra na sekundę do kwadratu. Oznacza to, że prędkość swobodnie spadającego ciała rośnie o niecałe 10 metrów na sekundę w każdej sekundzie spadania. To przyspieszenie jest skutkiem działania siły grawitacji.

Rodzaje ruchu z przyspieszeniem

Ruch, w którym przyspieszenie jest stałe, nazywa się ruchem jednostajnie przyspieszonym. W takim ruchu prędkość rośnie równomiernie, o tę samą wartość w każdej sekundzie. Przykładem jest samochód, który równomiernie się rozpędza, albo ciało spadające swobodnie pod wpływem grawitacji.

Gdy prędkość maleje równomiernie, mówimy o ruchu jednostajnie opóźnionym. Przyspieszenie ma wtedy zwrot przeciwny do ruchu, a jego wartość bywa nazywana opóźnieniem. Tak porusza się hamujący samochód czy piłka rzucona pionowo w górę, której prędkość maleje, aż na chwilę zatrzyma się na szczycie.

Warto pamiętać, że przyspieszenie pojawia się nie tylko przy zmianie wartości prędkości, ale też przy zmianie kierunku ruchu. Ciało poruszające się po okręgu ze stałą wartością prędkości też ma przyspieszenie, bo jego prędkość cały czas zmienia kierunek. To pokazuje, że przyspieszenie jest ściśle związane z wektorowym charakterem prędkości.

Najczęstsze błędy przy przyspieszeniu

Pierwszy błąd to mylenie przyspieszenia z prędkością. Prędkość mówi, jak szybko ciało się porusza, a przyspieszenie, jak szybko zmienia się jego prędkość. Ciało może mieć dużą prędkość i zerowe przyspieszenie, gdy porusza się ruchem jednostajnym.

Drugi błąd to przekonanie, że przyspieszenie zawsze oznacza rozpędzanie. Hamowanie to również przyspieszenie, tyle że o zwrocie przeciwnym do ruchu. Bywa nazywane opóźnieniem, ale wciąż jest rodzajem przyspieszenia.

Trzeci błąd to zła jednostka. Przyspieszenie wyraża się w metrach na sekundę do kwadratu, a nie w metrach na sekundę. Czwarty błąd to zapominanie, że przyspieszenie może wynikać ze zmiany kierunku ruchu, a nie tylko wartości prędkości.

Najczęściej zadawane pytania