Gia tốc là một đại lượng vật lý quan trọng cho biết sự thay đổi vận tốc theo theo thời gian. Cùng tìm hiểu về công thức, đặc điểm, gia tốc kí hiệu là gì qua những chia sẻ sau đây để hiểu rõ hơn về đại lượng này nhé.

Gia tốc là gì?

Theo Wikipedia, gia tốc là một đại lượng vectơ đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc theo thời gian. Nó là một trong những đại lượng cơ bản sử dụng để mô tả chuyển động.

Bạn có thể hiểu gia tốc là mức độ thay đổi vận tốc của một vật trong quá trình di chuyển. Khi di chuyển ở vận tốc không đổi thì không có gia tốc. Gia tốc chỉ xuất hiện khi có sự thay đổi về vận tốc.

Đơn giản hơn thì gia tốc chính là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi nhanh hay chậm của vận tốc cả về hướng và độ lớn. Giống với vận tốc, đại lượng gia tốc cũng có hướng, hướng của gia tốc sẽ được xác định bởi hướng của lực tác dụng lên vật. Dựa vào giá trị cũng như hướng của gia tốc, ta có thể biết được được tốc độ nhanh, chậm hoặc không đổi của 1 vật thể.

Gia tốc kí hiệu là gì?

Sau khi đã biết gia tốc là gì thì chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem gia tốc được kí hiệu là gì? Gia tốc trong tiếng Anh có nghĩa là acceleration. Do đó mà nó được quy ước ký hiệu là chữ “a”.

Dựa theo hệ đơn vị đo quốc tế SI (Système International d’unités) thì đơn vị của gia tốc là m/s2. Đó là bởi vì gia tốc sẽ cho bạn biết số mét trên giây mà vận tốc thay đổi trong mỗi giây.

Đặc điểm của gia tốc

Sau khi biết gia tốc kí hiệu là gì thì chúng ta hãy cùng tìm hiểu về đặc điểm của gia tốc.

• Gia tốc là một đại lượng vectơ, nghĩa là nó có cả độ lớn và hướng.
• Đơn vị đo của gia tốc là mét trên giây bình phương (m/s²).
• Gia tốc có thể dương, âm hoặc bằng không.
• Gia tốc dương xảy ra khi tốc độ của vật tăng theo thời gian.
• Gia tốc âm hoặc giảm tốc xảy ra khi tốc độ của vật thể giảm theo thời gian.
• Gia tốc bằng không xảy ra khi tốc độ của vật thể không đổi.
• Gia tốc có liên quan đến lực thông qua Định luật chuyển động thứ hai của Newton.
• Gia tốc bị ảnh hưởng bởi khối lượng của vật và lực tác dụng lên nó.
• Gia tốc có thể được biểu diễn bằng đồ họa bằng độ dốc trên đồ thị vận tốc và thời gian.

Công thức tính gia tốc

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

 =  = 

Trong đó:

• : là gia tốc của vật (đơn vị đo m/s2)
• v0: chính là vận tốc tức thời ở tại thời điểm t0 (đơn vị đo m/s)
• v: chính là vận tốc tức thời tại thời điểm t (đơn vị đo m/s)
• t, t0: thời điểm khi mà vật có vận tốc v, v0 (đơn vị đo s)
• Δv = v – v0: là sự biến thiên vận tốc của vật thể (đơn vị đo m/s)
• Δt = t0 – t: là thời gian mà vật thể thay đổi vận tốc từ v0 sang v (đơn vị đo s)

Các công thức tính gia tốc liên quan

Ngoài công thức tính gia tốc tổng quát như vừa kể trên thì chúng ta còn có nhiều công thức tính khác tùy vào loại gia tốc.

Công thức tính gia tốc trung bình

Gia tốc trung bình của 1 vật chính là sự chênh lệch giữa vận tốc của vật trong một khoảng thời gian xác định. Gia tốc trung bình của vật trong một khoảng thời gian được tính bằng cách lấy vận tốc sau trừ vận tốc đầu rồi chia cho khoảng thời gian giữa 2 thời điểm đó:

tb = (v2 – v1)/(t2 – t1) = 

Trong đó:

• atb: là gia tốc trung bình (m/s2)
• v1: là vận tốc của vật thể tại thời điểm t1 (m/s)
• v2: là vận tốc của vật thể tại thời điểm t2 (m/s)
• Δv: sự biến thiên của vận tốc (m/s)
• Δt: thời gian để vật biến thiên vận tốc từ v1 sang v2 (s)

Công thức tính gia tốc tức thời

Gia tốc thức thời của một vật ở một thời điểm biểu diễn sự biến thiên vận tốc của vật ở trong một khoảng thời gian rất ngắn. Gia tốc tức thời được tính toán bằng công thức như sau:

 = 

Trong đó:

• a: là gia tốc tức thời (m/s2)
• v: là vận tốc (m/s)
• t: là thời gian (s)

Gia tốc pháp tuyến

Gia tốc pháp tuyến chính là đại lượng đặc trưng cho thay đổi về phương của vận tốc. Gia tốc pháp tuyến có phương vuông góc đối với tiếp tuyến quỹ đạo, có chiều hướng về vùng lõm quỹ đạo. Để tính gia tốc pháp tuyến thì chúng ta có thể sử dụng công thức sau:

an = 

Trong đó:

• an: gia tốc pháp tuyến (m/s2)
• v: vận tốc tức thời (m/s)
• R: độ dài bán kính cong (m)

Công thức tính gia tốc tiếp tuyến

Gia tốc tiếp tuyến biểu diễn cho sự thay đổi về độ lớn của vector vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến có phương trùng với phương tiếp tuyến quỹ đạo và cùng chiều với vật khi mà vật chuyển động nhanh dần, nó ngược chiều với vật khi mà vật chuyển động chậm dần. Gia tốc tiếp tuyến được tính toán theo công thức như sau:

at = 

Trong đó:

• at: là gia tốc tiếp tuyến (m/s2)
• v: là vận tốc tức thời (m/s)
• t: là thời gian (s)

Công thức tính gia tốc toàn phần

Gia tốc toàn phần biểu diễn về sự thay đổi về độ lớn và chiều chuyển động của vector vận tốc. Gia tốc toàn phần sẽ bằng tổng của gia tốc pháp tuyến và gia tốc tiếp tuyến. Công thức tính gia tốc toàn phần cụ thể như sau:

 tp = t + n

Trong đó:

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

Gia tốc rơi tự do

Gia tốc rơi tự do hay còn được gọi là gia tốc trọng trường hay gia tốc của trường trọng trọng lực. Gia tốc rơi tự do chính là gia tốc của một vật chuyển động rơi tự do. Gia tốc rơi tự do cho chúng ta biết tốc độ thay đổi của một vật chuyển động ở trong trường trọng lực.

Gia tốc rơi tự do được tạo ra bởi sự tác động của lực hút Trái Đất lên các vật tồn tại ở trên bề mặt của nó. Vậy gia tốc rơi tự do kí hiệu là gì? Gia tốc tự do được ký hiệu là g. Người ta thường quy định g = 9.8m/s2 hoặc g = 10m/s2 để thuận tiện trong quá trình tính toán.

Trên thực tế, thì tại mỗi độ cao khác nhau, ta lại nhận được một giá trị gia tốc rơi tự do dao động trong khoảng 9.78 – 9.83 m/s2.

Vật cách mặt đất 1 khoảng bằng h thì công thức tính là:

g = G.M/(R + h)2

Nếu vật ở mặt đất thì công thức tính là:

g0 =G.M/R2

Trong đó:

• g: là gia tốc rơi tự do tại độ cao h (m/s2)
• g0: là gia tốc rơi tự do tại mặt đất (m/s2)
• G: là hằng số hấp dẫn với G = 6.674×10-11
• M: là khối lượng của Trái đất với M = 5.972×1024 (kg)
• R: là bán kính Trái đất với R = 6731 (km)

Công thức tính gia tốc góc

Gia tốc góc thể hiện sự được sự biến thiên của vận tốc góc của vật khi chuyển động tròn theo thời gian. Thự ra, gia tốc góc là khái niệm mở rộng của gia tốc dùng để áp dụng trong chuyển động tròn.

Công thức để tính gia tốc góc là:

M = I.ε

Trong đó:

• ε: là gia tốc góc (rad/s2)
• M: là momen lực
• I: là momen quán tính đối với trục quay của vật

Ứng dụng thực tế của gia tốc

Gia tốc không chỉ là đại lượng, kiến thức nằm trên giấy, nó được ứng dụng vào rất nhiều công việc trong cuộc sống thực tế hàng ngày, ví dụ như:

• Vận tải: Gia tốc rất quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô vì nó ảnh hưởng đến tốc độ xe có thể tăng tốc và phanh hiệu quả như thế nào. Gia tốc cũng là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế máy bay và tàu vũ trụ.
• Thể thao: Trong các môn thể thao như chạy nước rút, khả năng tăng tốc đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định thành tích của vận động viên. Các vận động viên phải tăng tốc tối đa để đạt tốc độ tối đa càng nhanh càng tốt.
• Kỹ thuật: Các kỹ sư sử dụng khả năng tăng tốc để thiết kế các cấu trúc có thể chịu được các lực như động đất hoặc gió lớn. Họ cũng phải xem xét khả năng tăng tốc khi thiết kế máy móc và thiết bị chuyển động hoặc quay với tốc độ cao.
• Vật lý: Gia tốc trong vật lý sẽ giải thích hành vi của các vật thể đang chuyển động. Nó được sử dụng để mô tả chuyển động của các hành tinh, vệ tinh và các thiên thể khác.
• Robotics: Gia tốc rất quan trọng trong chế tạo robot vì nó ảnh hưởng đến tốc độ và độ chính xác trong chuyển động của robot. Các kỹ sư robot phải thiết kế robot có mức tăng tốc phù hợp để hoàn thành nhiệm vụ một cách hiệu quả và an toàn.

Trên đây là những thông tin tổng hợp để giải đáp nghi vấn gia tốc kí hiệu là gì. Hy vọng những chia sẻ trên đây đã giúp bạn hiểu hơn về đại lượng vật lý quan trọng này.

>>> Xem thêm bài viết: Talet là gì? Hệ quả, ứng dụng của định lý Talet trong thực tiễn