Gia tốc

Gia tốc là một đại lượng vectơ đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Nó là một trong những đại lượng cơ bản dùng để mô tả chuyển động. Cũng như vận tốc, gia tốc là đại lượng có hướng (vector). Thứ nguyên của gia tốc là độ dài trên bình phương thời gian. Trong hệ đơn vị quốc tế SI, gia tốc có đơn vị là m/s² (mét trên giây bình phương, nghĩa là m/s mỗi giây).

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.

Gia tốc trung bình

Gia tốc trung bình trong một khoảng thời gian cụ thể là tỉ số giữa sự thay đổi vận tốc (trong khoảng thời gian đang xét) và khoảng thời gian đó. Nói cách khác, gia tốc trung bình là biến thiên của vận tốc chia cho biến thiên của thời gian, là đạo hàm của vận tốc theo thời gian, và là đạo hàm bậc hai của vị trí chất điểm theo thời gian.

{\vec {a}}_{\mbox{tb}}={{\vec {v}}-{\vec {v}}_{0} \over t-t_{0}}={\Delta {\vec {v}} \over \Delta t}

Gia tốc tức thời

Gia tốc tức thời của một vật tại một thời điểm biểu diễn sự thay đổi về vận tốc trong một khoảng thời gian vô cùng nhỏ quanh thời điểm đó chia cho khoảng thời gian vô cùng nhỏ này. Nó có thể được tính theo công thức:

{\vec {a}}={d{\vec {v}} \over dt}

trong đó

a là gia tốc

v là vận tốc đơn vị m/s

t là thời gian đơn vị s.

Gia tốc hướng tâm

Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động trên một quỹ đạo cong. Nếu xét trong hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động (trong đó vật là đứng yên) gia tốc hướng tâm cần cân bằng với gia tốc ly tâm gây ra bởi lực quán tính trong hệ quy chiếu này. Như vậy gia tốc này hướng vào tâm cong của quỹ đạo (ngược hướng của gia tốc ly tâm) và có độ lớn bằng độ lớn của gia tốc ly tâm:

a_{ht}={v^{2} \over R}

a_{ht}={w^{2}.R}

trong đó :

${w}$ là tốc độ góc
v là tốc độ tức thời
R là độ dài bán kính cong
a(ht): Gia tốc hướng tâm (đơn vị: m/s²)

Nếu xét trường hợp đơn giản là chuyển động tròn đều (tốc độ không đổi) trên quỹ đạo là đường tròn thì cả v và R là không đổi và gia tốc hướng tâm là không đổi.

Trong chuyển động tròn, gia tốc hướng tâm luôn hướng vào tâm quay, có phụ thuộc vào độ lớn, bán kính và tốc độ quay.

Ví dụ: Chuyển động quay của đầu cánh quạt khi ổn định

Cũng trong chuyển động tròn, gia tốc vuông góc với chiều chuyển động và ngược với chiều mà ta cảm nhận.