где Δv=v2-v1 - изменение вектора скорости за время Δt.
Переходя к пределу в формуле (1.1), получаем выражение для мгновенного ускорения:
Вектор ускорения может быть выражен следующими способами:
• в виде суммы составляющих по осям координат
где ax, ay, az − проекции вектора ускорения на соответствующие оси;
ay=v'y=xy''
az=v'z=z''
• в виде суммы взаимно перпендикулярных векторов тангенциального (касательного) и нормального ускорений (здесь мы ограничиваемся случаем плоского движения, при котором все точки траектории лежат в одной плоскости – (рис.1.3)
Рис.1.3. Тангенциальное, нормальное и полное ускорение
где Τ – единичный вектор, сонаправленный с вектором скорости, т.е. по касательной к траектории; n – единичный вектор, направленный к центру кривизны траектории, т.е. перпендикулярно к Τ.
Нормальное ускорение характеризует быстроту изменения скорости по направлению.
Его модуль:
где R – радиус кривизны траектории в данной точке. Модуль полного ускорения равен:
Разным сочетаниям тангенциального и нормального ускорений соответствуют различные виды плоского движения, приведенные в табл.1.
aτ | an | Вид движения |
0 | 0 | Прямолинейное равномерное |
const | 0 | Прямолинейное равнопеременное |
aτ=f(t) | 0 | Прямолинейное неравномерное |
0 | const | Равномерное по окружности |
0 | ≠ 0 | Криволинейное равномерное |
const | ≠ 0 | Криволинейное равнопеременное |
aτ=f(t) | Криволинейное неравномерное |