Gia tốc là gì?
Trong vật lý học, định nghĩa gia tốc được hiểu là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc của vật theo đơn vị thời gian.
Gia tốc được ký hiệu là a. Xét trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị của gia tốc là m/s². Đơn vị gia tốc này còn mô tả sự chuyển động của vật, cụ thể là trong một giây, vật di chuyển được bao nhiêu mét.
Khi vật tăng tốc độ chuyển động thì vectơ cùng chiều với chiều chuyển động. Còn khi giảm vận tốc thì vector này ngược chiều. Trong trường hợp phương vận chuyển của vật là phương khác thì chiều của vectơ gia tốc cũng sẽ thay đổi.
Phân loại gia tốc
Có 4 loại gia tốc thể hiện sự biến đổi vận tốc của vật. Đó là:
- Gia tốc trung bình: biểu thị sự thay đổi tốc độ trong một khoảng thời gian xác định.
- Gia tốc pháp tuyến: có phương vuông góc với tiếp tuyến của vật, nó thể hiện sự biến thiên về phương của vận tốc.
- Gia tốc tiếp tuyến: cùng chiều với tiếp tuyến thuộc quỹ đạo của vật. Đây là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi về độ lớn của vận tốc.
- Gia tốc trọng trường: Vậy gia tốc trọng trường là gì? Thì đây là gia tốc xuất hiện khi có sự tác động của lực hấp dẫn.
Công thức tính gia tốc
Công thức tính gia tốc nói chung được xác định như sau:
a = Δv/Δt
Trong đó:
-
- Δv là giá trị thay đổi của vận tốc
- Δt là thời gian cần để có thể đạt được sự thay đổi đó
Từ công thức gia tốc này có thể dễ dàng suy ra các công thức gia tốc trọng trường, công thức tính gia tốc pháp tuyến, tiếp tuyến…
Ví dụ với công thức tính gia tốc trọng trường:
Đối với vật ở độ cao h, gia tốc:
g = GM/(R+h)2
Vật ở mặt đất với độ cao nhỏ hơn R thì gia tốc:
go = GM/R2
Trong đó:
-
- G là gia tốc trái đất
- M là khối lượng của vật
- R là bán kính trái đất
- h là độ cao mà vật đang được đặt
Còn đối với sự biến thiên vận tốc khi vật di chuyển theo hình tròn thì gọi là gia tốc góc. Bản chất sự khác nhau giữa gia tốc góc và gia tốc là chuyển động tròn được hình thành. Công thức tính gia tốc góc là:
a = Δω/Δt
Trong đó:
Δt = t – to là thời gian chuyển động của vật tính từ to = 0
Δω = ω – ωo là tốc độ góc mà vật di chuyển tính từ thời điểm ban đầu to)
Ứng dụng của gia tốc
Dựa vào những đặc điểm vốn có mà gia tốc ngày càng được ứng dụng vào quá trình sản xuất nhiều thiết bị khác nhau. Nổi bật nhất là cảm biến gia tốc hay còn gọi là gia tốc kế… dùng để đo tốc độ của vật trong một số lĩnh vực nhất định.
Đo độ rung của công trình, máy móc
Người dùng có thể sử dụng thiết bị cảm biến gia tốc để đo đạc chính xác chuyển động của một công trình. Nhất là công trình xây dựng có gắn các loại máy móc như: máy khoan, máy ép cọc… Cảm biến gia tốc ghi lại cấu trúc tổng quát của công trình. Từ đó giúp những kỹ sư đưa ra đánh giá chuẩn xác về chất lượng của nó, xem rằng công trình có được đảm bảo và thực hiện đúng quy trình hay không.
Đồng thời, thiết bị này cũng đo độ rung của các loại máy móc, hệ thống điều khiển ở nhà xưởng. Việc này nhằm cảnh báo mức độ an toàn đối với người dùng. Trong các cuộc đo địa chấn hay độ nghiêng của lực hấp dẫn thì cũng có thể dùng gia tốc kế để đo trọng lực.
Kiểm soát tốc độ của các phương tiện giao thông
Gia tốc kế hay cảm biến gia tốc dùng để đo tốc độ di chuyển của các phương tiện giao thông. Nó giúp kiểm soát tốc độ, đo được quãng đường mà người dùng di chuyển. Khả năng xe tăng tốc nhanh chậm cũng sẽ được thông báo một cách chi tiết, giúp người điều khiển chủ động hơn.
Tích hợp với các thiết bị điện tử
Thời gian gần đây, cảm biến gia tốc còn được sử dụng để kết hợp với những thiết bị thông minh như: đồng hồ thể thao… Hay như ở các loại máy ảnh kỹ thuật số cũng được trang bị loại cảm biến này. Người chụp có thể thỏa sức sáng tạo, bắt nét và kiểm soát tốc độ chụp rất tốt.
Cảm biến gia tốc dùng trong sinh học
Thiết bị này không những được ứng dụng trong các ngành kỹ thuật mà ở lĩnh vực sinh học cũng được thấy nhiều. Gia tốc kế giúp mô tả một cách chân thực các hành vi, chuyển động của động vật. Điều này giúp các nhà nghiên cứu phát hiện ra những điểm mới.
Trên đây là chia sẻ về gia tốc là gì, các loại gia tốc và ứng dụng của nó trong đời sống. Với những kiến thức tổng quát này hy vọng có thể giúp bạn hiểu hơn về gia tốc. Để từ đó biết cách ứng dụng khéo léo các thiết bị, máy móc sử dụng cảm biến gia tốc, đem lại hiệu quả cao nhất.
