Cách tính gia tốc trọng trường

Tổng hợp các “Cách tính gia tốc trọng trường” giúp các bạn học sinh ôn tập nâng cao kiến thức trước khi bước vào kì thi.

1. Gia tốc là gì?

- Theo định nghĩa gia tốc là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Đây là một trong những đại lượng cơ bản dùng để mô tả sự chuyển động. Giống như vận tốc, gia tốc là đại lượng hữu hướng, thứ nguyên của gia tốc là độ dài trên bình phương thời gian.

- Hiểu cách khác gia tốc là mức độ thay đổi của vận tốc trong quá trình di chuyển của một vật. Khi duy trì vận tốc không đổi nghĩa là vật đó không tăng tốc. Gia tốc chỉ xuất hiện khi có sự thay đổi của vận tốc. Vận tốc sẽ thay đổi theo ở một mức độ cố định, đối tượng đang di chuyển với một gia tốc là hằng số. Trong hệ đơn vị quốc tế SI, gia tốc có đơn vị là m/s² nghĩa là m/s mỗi giây.

- Đơn giản hơn thì gia tốc là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự chuyển đổi nhanh hay chậm của vận tốc cả về hướng và độ lớn, Vận tốc và gia tốc là đại lượng của véc tơ. Nhìn vào số đo của gia tốc là bạn có thể biết được vật đó thay đổi vận tốc nhanh hay chậm.

- Chuyển động tăng tốc khi vecto gia tốc cùng chiều với chuyển động, giảm tốc khi vecto gia tốc ngược chiều với chiều chuyển động, đổi hướng khi vecto gia tốc có phương khác với phương chuyển động

2. Công thức gia tốc

Công thức tổng quát để tính gia tốc của một vật đang chuyển động thẳng không đổi chiều sẽ được áp dụng như sau:

Trong đó:

- v₁: Là vận tốc tức thời tại thời điểm t₁

- v₂: Là vận tốc tức thời tại thời điểm t₂

- t₁, t2: Để chỉ thời gian

- Δv = v₂ – v₁: Sự biến thiên vận tốc của vật thể

- Δt = t₂ – t₁: Là thời gian mà vật thể thay đổi vận tốc từ v₁ sang v₂

- m/s²: Đơn vị gia tốc

Công thức tính gia tốc góc: M=Iε

Nếu chuyển động quay của vật dựa theo trục quay cố định thì khi áp dụng định luật Newton cho chuyển động này, ta có thể viết mối liên hệ giữa gia tốc góc là: ε với mômen lực là  M và mômen quán tính đối với trục quay của vật là I.

3. Gia tốc trọng trường

- Gia tốc trọng trường là đại lượng của gia tốc do lực hấp dẫn tác dụng lên vật. Khi bỏ qua ma sát do lực cản không khí, theo nguyên lý tương đương thì mọi vật đều chịu một gia tốc trong trường hấp dẫn là giống nhau đối với tâm khối lượng của vật.

- Gia tốc trọng trường giống nhau đối với mọi vật chất và khối lượng. Gia tốc trọng trường thường do lực hút của tái đất gây nên thường khác nhau tại các điểm và dao động từu: 9.78 – 9.83. Tuy nhiên, trong các bài tập thì người ta thường lấy bằng 10 m/s².

- Công thức tính gia tốc trọng trường

4. Công thức tính gia tốc rơi tự do

Trước khi bắt tìm hiểu về công thức tính gia tốc rơi tự do bạn cần lưu ý những kiến thức liên quan đến sự rơi tự do.

Sự rơi của các vật trong không khí:

- Trong không khí không phải bao giờ vật nặng cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

- Lực cản của không khí là nguyên nhân làm cho vật rơi nhanh, chậm khác nhau.

Sự rơi của các vật trong chân không (Sự rơi tự do):

- Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do.

- Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

Gia tốc rơi tự do

- Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g.

- Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái đất là khác nhau.

- Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8 m/s² hoặc g ≈ 10 m/^s

Xem thêm:

>>> Gia tốc của chất điểm đặc trưng cho?

5. Phân loại của gia tốc

- Gia tốc tức thời

- Đây là gia tốc đại diện cho sự thay đổi vận tốc của vật thể tại một khoảng thời gian rất nhỏ. Gia tốc này được tính thông qua công thức cụ thể như sau:

Trong đó:

+ v: Để chỉ vận tốc có đơn vị đo là m/s

+ t: Để chỉ thời gian với đơn vị đo là s

- Gia tốc trung bình

Gia tốc trung bình của vật sẽ biểu diễn cho sự thay đổi vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian nhất định. Hiểu đơn giản, gia tốc trung bình là sự biến thiên của vận tốc được chia cho biến thiên thời gian và có công thức tính như sau:

Trong đó

a: là gia tốc

v: là vận tốc đơn vị m/s

s: là thời gian đơn vị là s

-Gia tốc pháp tuyến

- Là đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi về phương của vận tốc. Cụ thể, gia tốc pháp tuyến sẽ có phương nằm vuông 1 góc 90 độ với tiếp tuyến của quỹ đạo vật thể, còn chiều sẽ hướng về phía lõm của quỹ đạo. Công thức thể hiện cho gia tốc này như sau:

- Trong đó:

+ a_n: Ký hiệu của gia tốc pháp tuyến

+ v: Chính là vận tốc tức thời, đơn vị m/s

+ R: Độ dài của bán kính cong, đơn vị đo là m

- Gia tốc tiếp tuyến

Là đại lượng mô tả cho sự thay đổi về độ lớn và vecto vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến sẽ có phương trùng với phương của tiếp tuyến, cùng chiều khi chuyển động nhanh dần và ngược chiều khi chuyển động chậm dần. Công thức tính:

Mối quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến với gia tốc pháp tuyến: gia tốc trong chuyển động hình cong gồm có 2 phần.

Gia tốc pháp tuyến là đặc trưng của sự thay đổi về phương của vận tốc theo thời gianGia tốc trực tuyến đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc theo thời gian

- Gia tốc toàn phần

Đây chính là gia tốc tổng của hai loại gia tốc là gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến dựa theo đại lượng vectơ. Chúng có công thức tính như sau:

Trong đó: 

+ a_tp: Chính là để chỉ gia tốc toàn phần

+ a_n: Để chỉ gia tốc pháp tuyến

+ a_t: Để chỉ gia tốc tiếp tuyến

5. Gia tốc trọng trường g và gia tốc a khác nhau như thế nào

- Bên cạnh tìm hiểu g là gì trong vật lý, gia tốc trọng trường g~9,8m/s² thì chúng ta còn bắt gặp gia tốc a. Bạn đã biết cách phân biệt hai giá trị gia tốc này chưa?

- “a” là ký hiệu gia tốc của các vật di chuyển. Gia tốc a là mức độ thay đổi vận tốc trong quá trình vật chuyển động. Nó chỉ sinh ra khi vật có sự thay đổi vận tốc. Nếu vật đó giữ nguyên vận tốc trong suốt quá trình di chuyển thì gia tốc a được tính là một hằng số không đổi.

- Để xác định được phương trình của gia tốc a trung bình, bạn có thể tính gia tốc trung bình của vật trong một khoảng thời gian theo vận tốc di chuyển của nó trước và sau mốc thời gian đó.

- Công thức được sử dụng:

 a = Δv / Δt

- Trong đó:

+ a là ký hiệu của gia tốc có đơn vị là m/s² (giống đơn vị của gia tốc trọng trường)

+ Δv là sự thay đổi của vận tốc (Δv = v₂ - v₁)

+ Δt là thời gian cần có để xảy ra sự thay đổi vận tốc trên.

- Gia tốc a là một vectơ nên nó sẽ có độ lớn (gọi là tổng lượng gia tốc) và hướng (đường di chuyển của vật). Trong trường hợp vật di chuyển chậm dần thì gia tốc a của nó sẽ là gia tốc âm.