Acceleration er et mål for, hvor hurtigt hastigheden ændrer sig. Acceleration er hastighedsændringen divideret med tidsændringen. Acceleration er en vektor og indeholder derfor både en størrelse og en retning. Acceleration er også en ændring i hastighed og retning, der er:
Hastighed (en skalarisk størrelse) (bruger ingen retning)
- Afstand er, hvor langt du har rejst
- Tid er den tid, det tog dig at rejse
- Hastighed er, hvor hurtigt du bevæger dig - Hastighed = Afstand / Tid
Hastighed (en vektormængde) (bruger en retning)
Definition og forklaring
Acceleration beskriver, hvor meget og hvor hurtigt en objekts hastighed ændrer sig over tid. Fordi acceleration er en vektor, er både ændringen i størrelsen af hastigheden (fart) og ændringen i dens retning vigtige. Hvis hastigheden ændrer sig i størrelse, eller objektet ændrer retning (fx i kurvekørsel), er der acceleration.
Formel
Gennemsnitsacceleration på et tidsinterval beregnes som:
a_avg = (v2 - v1) / (t2 - t1)
Her er v1 og v2 hastighederne ved tidspunkterne t1 og t2. Den øjeblikkelige acceleration er den tidsmæssige afledede af hastigheden:
a = dv/dt
Enheder
SI-enheden for acceleration er meter pr. sekund i anden potens (m/s²). Det svarer til ændring i hastighed (m/s) pr. sekund. Andre praktiske enheder kan være km/h per sekund, men disse omregnes ofte til m/s² ved hjælp af 1 km/h = 1/3.6 m/s.
Et eksempel: 72 km/h = 72 / 3.6 = 20 m/s.
Typer af acceleration og fortolkning
- Positiv acceleration: Hastigheden i en valgt retning øges (fartstigning).
- Negativ acceleration (opbremsning): Hastigheden i den valgte retning mindskes; ofte kaldet deceleration.
- Centripetalacceleration: Når et objekt bevæger sig i en kurve med konstant fart, peger accelerationen ind mod centrum. Formel: a_c = v² / r, hvor v er fart og r radius.
Eksempler
- Bil accelererer fra 0 til 20 m/s på 5 s:
a = (20 - 0) / 5 = 4 m/s². - Bil bremser fra 25 m/s til 5 m/s på 4 s:
a = (5 - 25) / 4 = -5 m/s² (negativ acceleration = opbremsning). - Bil kører rundt i en cirkel med fart 20 m/s på en radius 50 m:
centripetalacceleration a_c = 20² / 50 = 8 m/s², rettet mod centrum af kurven. - Fri fald nær jordens overflade (uden luftmodstand) har cirka g ≈ 9,81 m/s² nedad, hvilket betyder at hastigheden øges med ca. 9,81 m/s hvert sekund.
Sammenhæng med kræfter
Newton's 2. lov forbinder acceleration med kraft: F = m·a, hvor F er netto kraft (i newton, N) og m er masse (i kg). En kraft på 1 N på en masse på 1 kg giver en acceleration på 1 m/s² (1 N = 1 kg·m/s²).
Praktiske bemærkninger
- Acceleration afhænger både af hvor meget hastigheden ændres og hvor hurtigt det sker.
- Et objekt kan have acceleration uden at ændre fart, blot ved at ændre retning (fx cirkelbevægelse).
- Når man tegner acceleration som vektor, angives både retning og størrelse — dette er vigtigt for at bestemme effekten på bevægelsen.
Med disse grundlæggende definitioner, formler, enheder og eksempler kan man analysere de fleste simple tilfælde af acceleration i lineær og kurvilinear bevægelse.