Ускорение

При движении тела скорость может быть не постоянна. Быстрота изменения скорости характеризуется ускорением. Ускорение, по определению, равно отношению бесконечно малого изменения вектора скорости ко времени dt этого изменения:

. (1.6)

То есть ускорение – это вектор­, равный первой производной от вектора скорости по времени. Через проекции вектора ускорения на декартовы оси координат , вектор полного ускорения равен . Величина полного ускорения по теореме Пифагора равна .

Кроме этого, принято представлять полное ускорение как векторную сумму составляющих ускорения на касательное и нормальное направление к траектории . Их называют соответственно касательным (тангенциальным) и нормальным (центростремительным) ускорениями. Величина полного ускорения равна .

Представим вектор скорости, который направлен по касательной, как произведения модуля скорости на единичный вектор касательной . Определим ускорение как первую производную от этого произведения по времени

. (1.7)

Первый член формулы характеризует изменение скорости по величине и определяет касательное ускорение . Второй член формулы определяет скорость поворота единичного вектора и характеризует изменение скорости по направлению. Это нормальное ускорение, которое направлено к центру кривизны траектории.

Выведем формулу нормального ускорения. Разложим вектор полного изменения скорости на составляющие: на нормаль и на касательную к траектории (рис. 1.2). При бесконечно малом перемещении дугу dS можно принять за отрезок. Заштрихованные равнобедренные треугольник расстояний и треугольник скоростей подобны, Условие подобия . Подставим сюда путь , получим

. (1.8)

Дата добавления: 2014-01-04