Acceleration - till vardags och på Liseberg

Till vardags betyder acceleration hastighetsökning, och hastigheten är det tal som t.ex. avläses på bilens hastighetsmätare.

"Från 0 till 100 km/h på 8 sekunder". Hur stor är accelerationen?

Exemplet med bilen som accelereras påminner om att tiden är viktig - ju starkare motor, desto kortare tid behöver bilen för att komma upp i 100km/h och desto större acceleration. Tar vi med ett lod och en gradskiva finner vi att lodet kommer att hänga bakåt i en vinkel 20^o om det tar 8 sekunder att komma upp i 100km/h och i en vinkel 10^o om det i stället tar 16 sekunder. (Tar du med lodet i ett startande flygplan, och ett stoppur för att mäta tiden flygplanet accelerar på startbanan får du en uppskattning av planets hastighet då det lyfter!)

I fysiken är hastighet en vektor, och har alltså både storlek och riktning. För hastighetens belopp (storlek) använder vi i stället ordet "fart". Fysikens acceleration är hastighetsändring per tidsenhet, dv/dt, där ändringen kan innebära, såväl ökning som minskning av farten men också en ändring av hastighetens riktning (t.ex. när bilen svänger runt ett hörn).

Kroppen är en relativt känslig detektor för acceleration. En horisontell acceleration ger känslan av att tyngdkraften ändrat riktning. För att kunna hålla balansen är det då naturligtivs viktigt att kroppen snabbt kan registera vinkeländringar.

Övningsuppgift: Ge exempel på situationer där

... accelerationen är i samma riktning som hastigheten
... accelerationen och hastigheten är motriktade
... accelerationen är vinkelrät mot hastigheten
... hastigheten är noll, men inte accelerationen
... accelerationen är noll, men inte hastigheten

I Slänggungan hänger gungorna i en vinkel som är betydligt större än 20^o. Trots att attraktionen går mer än en minut kommer inte gungornas fart upp i 100 km/h. Hur hänger detta ihop?

Acceleration för hela kroppen

Acceleration är inte bara en matematisk beskrivning av rörelse, utan känns i hela kroppen. Enligt Newtons andra lag gäller a=F/m, dvs det behövs en kraft, F, för att orsaka en acceleration, a av en kropp med massa m. Detta gäller varenda del av kroppen. Hela kraftsituationen i kroppen ändras alltså av acceleration. ("Det kändes som om kinderna och hela ansiktet drogs ned vid starten av Uppskjutet", konstaterade en 10-åring) Det är därför man talar och g-krafter och deras påverkan på kroppen.

I gungan, bilen, karusellen och berg- och dalbanan upplever vi ofta acceleration med alla dess vektoregenskaper. I de flesta åkattraktionerna är krafterna på den som åker störst i situationer där accelerationen inte är fartökning utan i första hand innebär riktningsändring. Den kallas centripetalacceleration. Den är riktad in mot krökningscentrum och kan beräknas enligt a_c=v²/r, där v är farten och r är krökningsradien.

Läs mer om g-krafter.

http://physics.gu.se/LISEBERG/
Skapad 13 juli 2004 AMP, Fysik, GU