Gia tốc là gì cho ví dụ

Contents

Gia tốc là gì? 

Gia tốc là một đại lượng trong Vật Lý, đặc trưng cho sự thay đổi nhanh hay chậm của vận tốc theo thời gian. Gia tốc là đại lượng cơ bản được sử dụng để mô tả cho chuyển động. Tương tự như vận tốc, gia tốc cũng là một đại lượng hữu hướng (vector). 

Trong hệ thống đơn vị quốc tế SI, đơn vị của gia tốc là m/s²(mét trên giây bình phương). 

Như chúng ta biết, gia tốc là đại lượng hữu hướng và được biểu diễn dưới dạng vector. Vì vậy, nó có thể mang giá trị âm hoặc giá trị dương tùy thuộc vào chiều chuyển động của vật và cách chọn gốc tọa độ. Để hiểu rõ hơn, chúng ta cùng tìm hiểu về đặc điểm của gia tốc trong hai trường hợp sau: 

Trường hợp 1: Chuyển động thẳng và nhanh dần đều

• Qũy đạo chuyển động là một đường thẳng
• Vận tốc di chuyển của vật tăng đều theo thời gian.
• Gia tốc của vật có độ lớn và hướng không bị thay đổi theo thời gian.

Khi đó: Vector vận tốc và vector gia tốc luôn cùng hướng với nhau, tức là tích a.v > 0. 

Trường hợp 2: Chuyển động thẳng nhưng chậm dần đều

Đặc điểm: 

• Qũy đạo chuyển động vẫn là một đường thẳng.
• Vận tốc của vật lại giảm dần đều theo thời gian.
• Gia tốc của vật có độ lớn và hướng không bị thay đổi theo thời gian.

Khi đó: Vector vận tốc và vector gia tốc luôn ngược hướng nhau, tức là tích a.v < 0. 

Bài viết tham khảo: Trọng lực là gì? Công thức tính cùng cách phân biệt trọng lực

Công thức tính gia tốc

Trong trường hợp vật chuyển động thẳng dần đều, chỉ thay đổi độ lớn của chuyển động mà không thay đổi chiều thì biểu thức hay công thức tính gia tốc được viết như sau:

Trong đó: 

• a: Gia tốc của vật (m/s²)
• v1: Là vận tốc tại thời điểm t1
• v2: Là vận tốc tại thời điểm t2
• v= v2- v1: Sự biến thiên vận tốc trong chuyển động của vật. 
• t= t2 – t1: Khoảng thời gian để vật thay đổi vận tốc từ v1đến v2

Trong chương trình vật lý lớp 11, để thuận tiện cho quá trình tính toán, người ta thường: 

– Chọn trục Ox trùng với phương chuyển động của vật; chiều dương trùng với chiều của chuyển động (tức là v > 0). Khi đó: 

• Đối với chuyển động nhanh dần đều thì gia tốc a > 0
• Đối với chuyển động chậm dần đều thì gia tốc a < 0.

– Chọn gốc tọa độ trùng với vị trí xuất phát của vật. 

– Chọn t0= 0 là lúc vật bắt đầu chuyển động. 

Khi đó, ta sẽ có công thức tính gia tốc như sau:

Ví dụ: Một chiếc xe ô tô đang di chuyển từ Tuyên Quang với vận tốc là 63 km/h thì đến Hà Nội và hãm phanh. Sau 10 giây, vận tốc còn lại là 45 km/h. Xác định gia tốc của chiếc xe. 

Giải

Chọn chiều dương sẽ là chiều chuyển động của xe. Gốc tọa độ đặt tại vị trí xe ô tô hãm phanh và gốc thời gian là lúc xe ô tô bắt đầu hãm phanh.

Ta có: v1= 63km/h = 17.5 m/s

v2= 45km/h = 12.5m/s

Gia tốc của xe ô tô được xác định theo công thức sau:

Phân loại gia tốc và các công thức liên quan

Trong chương trình Vật Lý THPT, chúng ta đã được làm quen với 6 loại gia tốc khác nhau. Cụ thể như sau: 

Gia tốc tức thời

Gia tốc tức thời của một vật là đại lượng biểu diễn sự thay đổi về vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian vô cùng nhỏ. 

Công thức tính:

Với: 

• a: Gia tốc của vật trong khoảng thời gian t
• v: Vận tốc của vật (m/s)
• t: Thời gian vật di chuyển (s)

Gia tốc trung bình

Là đại lượng biểu diễn sự thay đổi vận tốc của một vật trong một khoảng thời gian xác định. Gia tốc trung bình được xác định bằng thương giữa biến thiên của vận tốc và biến thiên thời gian. Biểu thức:

Với: 

• a: Gia tốc của vật 
• v: Vận tốc của vật (m/s)
• t: Thời gian vật di chuyển (s)

Gia tốc pháp tuyến

Là đại lượng thể hiện sự thay đổi về phương của vận tốc. Gia tốc pháp tuyến có phương vuông góc với tiếp tuyến quỹ đạo của vật và chiều thì luôn hướng về phía lõm trên quỹ đạo.

Công thức: 

Với: 

• v: Vận tốc tức thời của vật (m/s)
• R: Độ dài bán kính cong (m)

Chú ý: Khi vật chuyển động tròn đều thì v và R là đại lượng không đổi. Vì vậy, trong trường hợp này, gia tốc pháp tuyến chính là gia tốc hướng tâm và không thay đổi. 

Gia tốc tiếp tuyến

Là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi về độ lớn của vector vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến có phương trùng với phương tiếp tuyến; cùng chiều khi vật chuyển động nhanh dần và ngược chiều khi vật chuyển động chậm dần. 

Công thức:

Với: 

• at : Gia tốc của vật trong khoảng thời gian t
• v: Vận tốc của vật (m/s)
• t: Thời gian vật di chuyển (s)

Gia tốc hướng tâm

Là gia tốc của vật chuyển động trên một quỹ đạo cong. Xét trong hệ quy chiếu đối với một vật chuyển động thì gia tốc hướng tâm sẽ cân bằng với gia tốc ly tâm do tác dụng của lực quán tính trong hệ quy chiếu gây ra. Như vậy, gia tốc này sẽ hướng về phía tâm cong của quỹ đạo, ngược hướng với hướng của gia tốc ly tâm nhưng có độ lớn bằng độ lớn của gia tốc ly tâm. 

Công thức: 

Với

• ω²: Tốc độ góc
• v: Vận tốc tức thời (m/s)
• R: Bán kính cong 
• aht: Gia tốc hướng tâm 

Lưu ý: Đối với chuyển động tròn đều trên quỹ đạo là đường tròn, cả v và R đều không thay đổi và gia tốc hướng tâm cũng không đổi. Đặc biệt, trong quỹ đạo này, gia tốc hướng tâm luôn hướng vào tâm quay và phụ thuộc vào bán kính, độ lớn và tốc độ quay của vật. 

Gia tốc toàn phần

Được xác định bằng tổng của gia tốc pháp tuyến và gia tốc pháp tuyến.

Công thức: 

Với: 

• atp: Gia tốc toàn phần
• at: Gia tốc tiếp tuyến
• an: Gia tốc pháp tuyến

Gia tốc trọng trường là gì? 

Là gia tốc được sinh ra do tác dụng của lực hấp dẫn lên một vật. Nếu bỏ qua ma sát do tác dụng của lực cản không khí thì mọi vật sẽ phải chịu tác động của gia tốc trọng trường hấp dẫn giống nhau đối với tâm khối lượng của vật (theo nguyên lý tương đương). 

Gia tốc trọng trường thường do tác dụng của lực hút Trái Đất gây nên. Vì vậy, tại các điểm khác nhau trên Trái Đất, vật sẽ rơi với gia tốc nằm trong khoảng từ 9.78 m/s2đến 9.83 m/s2. Tuy nhiên, trong các bài tập tính toán, người ta thường làm tròn giá trị của gia tốc lên 10 m/s2.

Công thức tính gia tốc trọng trường của vật tại một điểm nào đó sẽ được tính theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton với biểu thức như sau: 

g’ = gR²/ (R + h)²

Với: 

• g: Gia tốc trọng trường của vật tại mặt đất
• R: Bán kính của Trái Đất
• h: Khoảng cách của vật so với mặt đất. Trong đó, nếu vật trên mặt đất sẽ có giá trị dương và dưới mặt đất sẽ có giá trị âm. 

Gia tốc góc

Là sự biến thiên về vận tốc góc của một vật chuyển động trên quỹ đạo tròn theo thời gian. Khái niệm này được mở rộng từ khái niệm gia tốc chuyển động trên quỹ đạo thẳng sang quỹ đạo tròn. Nó là đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc và đạo hàm bậc 2 của góc tính theo thời gian. 

Nếu vật chuyển động quay mà có trục cố định thì mối liên hệ giữa gia tốc góc, mô men lực với mô men quán tính trục quay của vật được biểu diễn như sau: 

M = I.ε (Theo định luật 2 Newton). 

Đây cũng chính là công thức tính gia tốc góc với: 

• ε: Mô men lực
• M: Mô men quán tính với trục quay của vật.
• I: Gia tốc góc

Bài viết tham khảo: Cát tuyến là gì? Tìm hiểu về cát tuyến & cát tuyến của đường tròn

Trên đây là toàn bộ thông tin giải đáp thắc mắc định nghĩa gia tốc là gì, phân loại và các công thức tính gia tốc. Hy vọng qua những chia sẻ trên sẽ mang đến nhiều kiến thức hay và bổ ích tới bạn đọc. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hay góp ý gì về bài viết trên, vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết cho chúng tôi biết nhé!