Gia tốc là gì? Khái niệm gia tốc chắc chắn là một khái niệm không thể bỏ qua trong chương trình vật lý. Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi của vận tốc theo thời gian. Vậy có những loại gia tốc nào? Công thức để tính gia tốc là gì?
1. Gia tốc là gì?
Gia tốc là gì? Gia tốc là một trong những đại lượng cơ bản để mô tả cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Cũng như vận tốc, gia tốc là đại lượng có hướng chuyển động (vector), nghĩa là chúng có cả hướng và độ lớn. Hướng gia tốc được xác định bởi hướng của lực tác dụng lên vật đó. Khi vật di chuyển chậm thì gia tốc âm. Độ lớn của gia tốc 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 vận tốc không đổi, nghĩa là vật không tăng tốc. Gia tốc chỉ xuất hiện khi có sự thay đổi vận tốc.
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 nghĩa là m/s mỗi giây.
Ý nghĩa của gia tốc chính là dùng để đo lường, thể hiện sự thay đổi về tốc độ của vận tốc. Khi nhìn vào độ lớn và hướng của gia tốc, chúng ta có thể đánh giá được đối tượng đó đang thay đổi vận tốc nhanh hay chậm.
Ví dụ: Khi bạn đột ngột thực hiện hành động phanh xe khi đang di chuyển hay một chiếc máy bay cất cánh trên đường băng,.. sẽ đều xuất hiện gia tốc. Đây là 1 đại lượng cực kỳ quan trọng và có ứng dụng vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
2. Có những loại gia tốc nào?
Có những loại gia tốc cơ bản mà chúng ta thường gặp trong chương trình 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 biểu diễn cho sự thay đổi vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian tức thời vô cùng nhỏ (∆t vô cùng nhỏ). Gia tốc này được tính toán thông qua công thức cụ thể như sau:
Trong đó ta có:
v: dùng để chỉ vận tốc có đơn vị đo là m/s
t: dùng để chỉ thời gian với đơn vị đo là s
2.2. Gia tốc trung bình là gì?
Tỉ số giữa sự thay đổi vận tốc và khoảng thời gian được xác định đó chính là gia tốc trung bình. Chúng ta cũng có thể hiểu đơn giản như sau, gia tốc trung bình của một vật thể chính là sự thay đổi của vận tốc chia cho thay đổi của khoảng thời gian. Chúng được biểu hiện bởi công thức tính gia tốc trung bình như sau:
Trong đó ta có:
atb: Chính là quy ước gia tốc trung bình
v: Để chỉ vận tốc của vật thể tại thời điểm t
v0: Để chỉ vận tốc của vật thể tại thời điểm t0
Δv:Để chỉ sự thay đổi của vận tốc
Δt: Để chỉ thời gian để v0 trở thành v
2.3. Gia tốc pháp tuyến là gì?
Gia tốc pháp tuyến là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc theo thời gian. Cụ thể, gia tốc pháp tuyến sẽ có 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 đó ta có:
an: Để chỉ của gia tốc pháp tuyến
v: Để chỉ vận tốc tức thời, đơn vị m/s
R: Để chỉ độ dài của bán 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 mô tả cho sự thay đổi độ lớn vectơ vận tốc về hướng theo thời gian. Gia tốc tiếp tuyến có phương trùng với phương của tiếp tuyến nên có 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 đó ta có, mối quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến với gia tốc pháp tuyến như sau: gia tốc trong chuyển động hình cong bao gồm có 2 phần.
Gia tốc pháp tuyến là đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc theo thời gian
Gia tốc tiếp tuyến lại đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc theo thời gian.
2.5. Gia tốc toàn phần là gì?
Gia tốc toàn phần 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. Chúng ta có công thức tính gia tốc toàn phần như sau:
Trong đó:
atp: Dùng để chỉ gia tốc toàn phần
an: Dùng để chỉ gia tốc pháp tuyến
at: Dùng để 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 hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật. Khi 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 đối với tâm khối lượng của vật thể dựa theo nguyên lý tương đương.
Gia tốc trọng trường có liên quan trực tiếp đến lực hút Trái Đất. Chính vì lẽ đó mà gia tốc trọng trường của mọi vật đối với mọi khối lượng đều giống như nhau. Gia tốc trọng trường thường là do lực hút của Trái Đất tạo nên, thường dao động trong khoảng 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 tính gia tốc của một vật bất kỳ đang chuyển động thẳng không đổi chiều sẽ được áp dụng như sau:
Trong đó:
v: Là vận tốc tức thời tại một thời gian t
v0: Là vận tốc tại tại thời gian t0
v1: Là vận tốc tức thời tại thời gian t1
v2: Là vận tốc tức thời tại thời gian t2
t1, t2: Là để chỉ thời gian
Δv = v2 – v1: Là sự biến thiên vận tốc của vật thể
Δt = t2 – t1: Là thời gian mà vật thể thay đổi vận tốc từ v1 sang vận tốc 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 cố định, khi ta áp 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 đối với trục quay của vật chính là I.
4. Bài tập về gia tốc và đáp án:
Câu 1: Một chiếc xe chuyển động vối vận tốc 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 chính xác: 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 vận tốc 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 chính xác: 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 lập tức quay ngược lại. Thời gian của hành trình này là 20 phút. Tính tốc độ trung bình của xe trong khoảng thời gian trên:
A. 20 km/h.
B. 30 km/h.
C. 60 km/h.
D. 40 km/h
Đáp án chính xác: C. 60 km/h.
Câu 4: Đoạn đường dài 40km với vận tốc 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 chính xác: 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 1/4 khoảng thời gian đầu nó chạy với tốc độ trung bình là v1 = 30 km/h. Tìm vận tốc trung bình trong khoảng thời gian còn lại:
A. 56 km/h.
B. 50 km/h.
C. 52 km/h.
D. 54 km/h.
Đáp án chính xác: D. 54 km/h.
Với những thông tin trên bài viết này, hy vọng sẽ cung cấp được cho các bạn những kiến thức cơ bản, cần thiết về gia tốc. Đồng thời, giúp bạn trả lời được câu hỏi gia tốc là gì, giải những bài tập về gia tốc một cách nhanh chóng và chính xác, vận dụng những kiến thức đã học được vào
