Akcelo

Grafika bildo kiu montras la variadon de la rapideco v laŭlonge de la tempo t de movilo kiu ne ŝanĝas je direkto. En ĉiu punkto de la grafiko v(t), la modulo de la akcelo korespondas al la valoro de la deklivo de la rekta linio tanĝa al la kurbo kiu pasas tra ĉiu punkto: a(1), a(2), a(3). Tiel a(1) estas pozitiva, a(2) estas nula kaj a(3) estas negativa).

Akcelo (simbolo: a) estas variado (ŝanĝo) de la vektora rapido en la temp-unuo. La akcelo (same kiel la rapido) estas vektoro, tiel montras variadon de la akcela grando kaj direkto.

La rekte moviĝanta punkto aŭ objekto ŝanĝas nur grandon de la rapido, dum ties direkto ne ŝanĝiĝas. En kurbiĝanta vojo varias daŭre direkto de la rapido, dum ties grando aŭ restas samgranda aŭ same ŝanĝiĝas. El tio venas, ke akcelo de punkto moviĝanta sur kurbiĝanta vojo neniam povas esti nulo.

Averaĝa akcelo kaj momenta akcelo

• averaĝa akcelo: ŝanĝo de vektora rapido $\Delta {\vec {v}}={\vec {v}}_{2}-{\vec {v}}_{1}$ dividita per la tempointervalo: $\Delta t$

${\vec {a}}={\frac {{\vec {v}}_{2}-{\vec {v}}_{1}}{t_{2}-t_{1}}}={\frac {\Delta {\vec {v}}}{\Delta t}}$

• momenta akcelo: derivaĵo de la rapido, aŭ dua derivaĵo de la pozicio :

${\vec {a}}={\frac {d{\vec {v}}}{dt}}={\frac {d^{2}{\vec {s}}}{dt^{2}}}$

kie ${\vec {s}}$ estas la vektora forŝovo.

Mezurunuo: En la Sistemo Internacia de Unuoj, oni mezuras ĝin per m/s² aŭ ms⁻².

Por ekzemplo, kiam vehiklo startas estinte haltigita (nula rapido, en kadro de inercia referenco) kaj veturas laŭ rekta linio je kreskantaj rapidoj, estas akcelante en la direkto de la irado. Se la vehiklo turnas, okzas akcelo al la nova direkto kaj ŝanĝiĝas ties movovektoro. La akcelo de la vehiklo en ĝis aktuala movodirekto estas nomata "linia akcelo" (aŭ "tanĝa akcelo" dum la cirklaj movoj), nome la sento kiun sentas la pasaĝeroj de la iranta vehiklo kiel forto kiu pelas ilin malantaŭen sur iliaj sidlokoj. Kiam okazas direktoŝanĝo, la akcelo okazanta estas nomata "radia akcelo" ("ortogona akcelo" dum la cirklaj movoj), la sento kiun sentas la pasaĝeroj kiel centrifuga forto. Se la rapido de la vehiklo malpliiĝas, tio estas akcelo en la mala direkto kaj matematike negativa, doje nomata malakcelo, kaj la pasaĝeroj sentas la reagon al la malakcelo kiel inercia forto kiu pelas ilin antaŭen. Tiuj negativaj akceloj ofte estas atingitaj pere de la brulado de retrorakedoj en kosmoŝipoj. Kaj la akcelo kaj la malakcelo estas komprenitaj sammaniere, ambaŭ estas ŝanĝoj de rapideco. La pasaĝeroj sentas ĉiun el tiuj akceloj (tanĝa, radia, malakcelo) ĝis ties relativa rapideco (diferenciala) estas neŭtralizita rilate al la vehiklo.

Intuicia fokuso

Ilustraĵoj de la koncepto de akcelo:
1) La movo ne suferas akcelon.
2) La rapideco konstante pliiĝas.
3) La rapideco konstante malpliiĝas.
4) La akcelo priskribas kurbecon de la trajektorio.

Same kiel la rapideco priskribas la modifon de la situo de objekto en la tempo, la akcelo priskribas la “modifon de la rapideco en la tempo” (kion la matematiko formulas per la nocio de derivaĵo). En la ĉiutaga vivo, estas tri okazoj kiujn la fizikisto grupigas sub la ununuran koncepton de akcelo, nome la jenaj:

• iri pli rapide (akceli en la komuna senco plej limigita): en aŭto, la rapidometro montras, ke la rapideco estas pliiĝanta;

ekde vidpunkto la matematiko, la akcelo estas pozitiva, tio estas, ke la akcelvektoro havas komponanton en la direkto de la rapideco;

• iri pli malrapide (bremsi, malakceli aŭ malpliigi la rapidecon en la ĉiutaga lingvaĵo): la indiko de la rapidometro malpliiĝas;

la akcelo estas negativa, aŭ la akcelvektoro havas komponanton malan al la direkto de la rapideco;

• direktoŝanĝo (turni en la ĉiutaga lingvaĵo): eĉ se la indiko de la rapidometro ne ŝanĝiĝas, la direktoŝanĝo okazigas akcelon;

la akcelvektoro havas komponanton perpendikularan al la rapideco; tiukadre interesas la variado de la direkto de la rapidecvektoro, ne la variado de ties normo.

Kiam persono estas suferanta akcelon, ĝi sentas streĉon: nome forto, kiu premas kontraŭ la sidilo kiam la aŭto akcelas (iras pli rapide), forto kiu pelas al la ventoŝirmilo kiam la aŭto bremsas, forto kiu pelas flanken kiam la aŭto bremsas aŭ turnas (centrifuga forto). Oni sentas tiun tension laŭ maniero simila al la pezo. La rilato inter akcelo kaj klopodo estas la kampo de la dinamiko; sed la akcelo estas nocio de kinematiko, tio estas, ĝi estas difinita nur el la koncepto de movo, sen impliki la fortojn.

Gravo de la akcelo en mekanika inĝenierado

Motoroj estas gravaj maŝinoj kiuj okazigas akcelon. Tie diversaj elektromotoroj.

La mekanika inĝenierado estas la desegno kaj fabrikado de maŝinoj, tio estas, sistemoj kiuj faras movojn. Grava parto estas la dimensiigo, tio estas, la elekto de agantoj (krikoj, motoroj) kaj pecoj kiuj subtenas la fortojn. Se la masoj metitaj en movon kaj/aŭ la akcelado estas grandaj, la dinamikaj efikoj - la fortoj necesaj por krei la akceladon, aŭ la fortoj rezultantaj de la akcelado - ne estas malatentindaj. Pro tio, determini la tujan akcelon dum movo estas esenca postulo por ke la pecoj rezistu kaj por determini la energian konsumon de la sistemo.

„ La dancado de robotoj ĉirkaŭ la karoserio de aŭtomobilo muntata estas impresa. Fabriko de aŭtomobiloj konsumas tiom kiom averaĝa urbo, kaj la robotoj estas granda kontribuanto al tiuj. Pro tio Siemens kaj Volkswagen estis frontintaj la problemon, fokuse al la kaŭzoj de la troa konsumado: nome la nombraj akceloj kaj malakceloj de la brakoj de la robotoj, en ĉiu ŝanĝo de direkto. Pro tio, la partneroj estis disvolvigintaj ŝajnigan programaron kiu kreas trajektoriojn malpli deklivajn por la sama tasko difinita. Kaj oni pruvis en la laboratorio ke ni povus gajni ĝis 50% de energio.  ”

En multaj okazoj, la specifigo estas "porti objekton de la punkto A al la punkto B dum tempo t, estante la tempo t foje esprimita kiel takso (realigante la movadon n kelkajn fojojn por unu horo). La desegno konsistas en jeno:

1. Elekto de teknologia solvo por gvidi la movadon, ĉu en la simplaj kazoj:
   • Rekta translokigo gvidita pere de glita ĉenero aŭ ekvivalenta (sistemo de reloj/ruloj), la plej facile imagebla, sed eventuale submetita al trenado;
   • Cirkla movado de translokigo (se la objekto devas pluhavi la saman orientigon, tipe per deformebla paralelogramo) aŭ per rotacia movado, facile imagebla, kaj ĝenerale pli interesa (pivota ĉenero estas ĝenerale pli malmultekosta kaj pli fortika ol la glitaj ĉeneroj), sed laŭ pli granda trajektorio (pro tio ĝi postulas pli grandan rapidecon, kaj pli grandan liberan spacon);
   • Pseŭdorekta translokigo, por ekzemplo per la paralelogramo de Watt, kombinante la avantaĝon de ambaŭ (pivotantaj fortikaj kaj malmultekostaj ligiloj, mallonga kaj fortika trajektorio);
   • Trajektorio pli kompleksa, depende de la postulo (gvidita tra relo aŭ kamo, robota brako).
2. Elekto de teknologia solvo por krei la movadon (aganto), kontroli ĝin (aŭtomateco, kamo) kaj transigi ĝin (mekanika transmisio).
3. Depende de la trajektorio (pro tio la teknologia solvo de gvidado), determini la leĝojn de la movado por plenumi la specifigilojn (daŭrado de la akceptebla movado) ŝparante la pecojn (limigo de la klopodoj kaj tial ankaŭ de la akcelo) kaj la konsumon de energio (limigo kaj de la akcelo kaj de la rapideco, vidi la artikolojn pri Fortolaboro kaj Froto).
4. Laŭ la leĝoj de la movado, determini la necesan povumon, kaj la fortojn al kiuj estas submetitaj la partoj.
5. Dimensiigi la sistemon: nome elekti la pecojn el la katalogoj de la provizanto, aŭ eĉ rekte dezajni ilin (elekti la materialojn, la dimensiojn, desegni ilin).

Bibliografio

• Bondi, Hermann (1980). Relativity and Common Sense. Courier Dover Publications. pp. 3. ISBN 978-0-486-24021-3.
• David C. Cassidy, Gerald James Holton kaj F. James Rutherford. Comprensión de la física. - Birkhäuser , 2002. - ISBN 978-0-387-98756-9 .
• Michel Combarnous, Didier Desjardins kaj Christophe Bacon, Mecánica de sólidos y sistemas de sólidos, Dunod, coll. "Ciencias superiores", 2004, 3a eldono ( ISBN 978-2-10-048501-7), pp. 25, 35-37, 38-40, 99-103
• Crew, Henry (2008). The Principles of Mechanics. BiblioBazaar, LLC. p. 43. ISBN 978-0-559-36871-4.
• Jean-Louis Fanchon, Guía mecánico, Nathan, 2001 (ISBN 978-2-09-178965-1), pp. 134-135, 143-145, 153-154, 166-168, 180-181, 193-194
• Landau L.D., Lifshits E.M. Mechanics. - 5a eldono, stereotipa. - M .: Fizmatlit , 2004 . - 224 p. -("Física Teórica", volumo I).- ISBN 5-9221-0055-6 .
• Lehrman, Robert L. (1998). [ Lehrman, Robert L. (1998). Physics the Easy Way.] Barron's Educational Series. pp. 27. ISBN 978-0-7641-0236-3. Physics the Easy Way. Barron's Educational Series. pp. 27. ISBN 978-0-7641-0236-3.
• Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Física (4 volumoj). Monytex. ISBN 84-404-4290-4. 84-398-9218-7, 84-398-9219-5, 84-604-4445-7.
• Pauli W. Teoría de la relatividad. - Dover, 1981. - ISBN 978-0-486-64152-2 .
• Resnick,Robert & Krane, Kenneth S. (2001). Physics. Novjorko: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9.
• Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6a eldono). Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.
• Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics (5a eldono). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0809-4.
• Tipler, Paul A. (2000). Física para la ciencia y la tecnología (2 volumoj). Barcelona: Eld. Reverté. ISBN 84-291-4382-3.

Eksteraj ligiloj

• Akcelkalkulilo Konvertilo de simpla akcelado
• Akcelkalkulilo Konvertilo de akcelado per unuoj kiel metro por kvadrata sekundo, kilometro por kvadrata sekundo, milimetro por kvadrata sekundo kaj pliaj mezurilkonvertado.