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Die lineare Beschleunigung ist die Änderungsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit eines Objekts, das sich in einer Richtung bewegt, während einer bestimmten Zeitspanne. Dies ist ein sehr grundlegendes Konzept in der Physik und Teil der klassischen Mechanik - dem spezifischen Gebiet der Physik, das sich mit den Bewegungsgesetzen von nichtatomaren Objekten befasst (Bewegung und Verhalten von Atomteilchen werden in der Quantenmechanik beschrieben). Das einfachste Beispiel für die Linearbeschleunigung im Alltag ist ein Auto, das kontinuierlich auf einer geraden Straße beschleunigt.
Begriffe und Konzepte
Die Geschwindigkeit ist definiert als die Änderungsrate der Position eines sich bewegenden Objekts über einen Zeitraum. Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird es in Metern pro Sekunde oder m / s gemessen. "Meter" beschreibt die Änderung der Position oder Entfernung und "Sekunden" ist die Zeiteinheit. Ein sich bewegendes Objekt, das für jede Zeiteinheit die meiste Entfernung zurücklegt, bewegt sich schneller oder hat eine höhere Geschwindigkeit. Es wird gesagt, dass ein sich bewegendes Objekt beschleunigt, wenn sich seine Geschwindigkeit ändert. Die Beschleunigung wird in Quadratmetern pro Sekunde oder m / s² gemessen. Ein Fahrzeug, das mit 15 m / s² beschleunigt, erhöht seine Geschwindigkeit mit einer Geschwindigkeit von 15 Metern pro Sekunde.
Missverständnisse
In der gewöhnlichen Alltagssprache verwenden wir die Wörter Geschwindigkeit und Geschwindigkeit oft gleichgültig. In der Physik wird Geschwindigkeit jedoch als Vektorgröße klassifiziert, während Geschwindigkeit eine skalare Größe ist. Der Unterschied besteht darin, dass eine Vektorgröße eine Beschreibung der Richtung enthält. Daher ist "10 m / s Nord" ein Maß für die Geschwindigkeit, während "10 m / s" ein Maß für die Geschwindigkeit ist. Die Beschleunigung ist auch eine Vektorgröße, und bei linearer Beschleunigung muss sich das Objekt bewegen, während es sich in eine einzige Richtung bewegt.
Beschleunigung, wie sie in der Physik verwendet wird, bedeutet nicht notwendigerweise eine Erhöhung der Geschwindigkeit. Die Definition von "Änderungsrate" beinhaltet auch eine Verringerung der Menge. Dann kann die Beschleunigung eine negative Zahl sein. Die Messung "-10 m / s²" bedeutet, dass sich das bewegte Objekt mit jeder Sekunde um 10 m / s verlangsamt.
Berechnung
Das Konzept der Beschleunigung ist Teil des zweiten Newtonschen Bewegungsgesetzes, das besagt, dass die auf ein Objekt wirkende Kraft gleich seiner Masse ist, multipliziert mit seiner Beschleunigung. Sie wird in der Gleichung F = m ausgedrückt. a; Dabei ist "F" das Symbol für die Kraft, "m" für die Masse und "a" für die Beschleunigung. Wenn die auf ein Objekt einwirkende Kraft und deren Masse bekannt sind, kann die Beschleunigung durch Teilen der Kraft durch die Masse bestimmt werden: a = F / m.
Eine andere Methode zur Berechnung der Beschleunigung besteht darin, die Geschwindigkeitsdifferenz zu nehmen und durch die Zeitdifferenz zu teilen: a = dv / dt, wobei "dv" die Geschwindigkeitsdifferenz ist "(v2 - v1) und" dt " Wenn sich zum Beispiel ein ruhendes Fahrzeug in 10 Sekunden bewegt, um die Geschwindigkeit von 20 m / s zu erreichen, würde seine Beschleunigung 2 m / s² (20 Meter pro Sekunde - 0 Meter pro Sekunde / 10 Sekunden) betragen - 0 Sekunden).
Kreisbewegung
Die lineare Beschleunigung gilt nur für lineare Bewegungen, dh Bewegungen entlang einer geraden Linie. Objekte können sich aber auch auf andere Weise bewegen und beschleunigen. Da die Beschleunigung Änderungen der Geschwindigkeit misst und die Geschwindigkeit die Richtung beinhaltet, wird eine Richtungsänderung auch als Beschleunigung bezeichnet. Wenn zum Beispiel ein Auto, das sich ständig auf einer geraden Straße mit 20 m / s bewegt, plötzlich in eine Kurve einfährt, beschleunigt dieses Auto, wenn es sich entlang der Kurve bewegt, selbst wenn sich seine Geschwindigkeit nicht ändert. Die Beschleunigung, die der Fahrer spürt, wird "Kreisbeschleunigung" genannt.
Anwendung
Als Teil eines grundlegenden Gesetzes der Physik wird das Prinzip der linearen Beschleunigung in vielen Bereichen angewendet, vom Ingenieurwesen bis zur Astronomie. Ein bemerkenswertes Beispiel ist eine Maschine, die von der National Space and Aeronautics Administration (NASA) verwendet wird und als Linear Space Acceleration Mass Measurement Apparatus (SLAMMD) bezeichnet wird. Diese Maschine wird zum Messen der Masse von Astronauten im Orbit verwendet. Sein implizites Prinzip ist Newtons zweiter Bewegungssatz, aber diesmal wird die Masse durch Teilen der Kraft durch die Beschleunigung bestimmt: m = F / a.