Среднее и мгновенное ускорение
Автор naturalscience.ru   

В предыдущем парагарафе мы узнали, что скорость падающего шарика непрерывно увеличивается. Можно сказать, что шарик движется с ускорением. Вспомним, что мы рассматривали падение металлического, а значит, тяжелого шарика. Столкнем теперь с парты легкий пластмассовый шарик. По мере падения его скорость также будет возрастать. Однако из-за сопротивления воздуха этот, более легкий, шарик будет падать с меньшим ускорением, чем металлический шарик.

Ускорением тела называется физическая величина, равная отношению вектора изменения мгновенной скорости тела к интервалу времени, за который это изменение произошло:

Аналогично случаю с формулой скорости мы понимаем, что вектор ускорения сонаправлен с вектором изменения скорости.

Рассмотрим образец нахождения вектора изменения скорости:

Для нахождения разности векторов воспользуемся правилом трегольника (см. § ...). Совместим начала векторов при помощи параллельного переноса. Взгляните, мы это сделали еще на верхнем чертеже около символов ОА и АВ. Теперь укрупним чертеж. Согласно правилу, вектор рзаности всегда направлен к уменьшаемому вектору. В нашем случае - это более длинный вектор. Таким образом, векторы DJ для точек А и В направлены вертикально вниз (красная и синяя стрелки на чертеже справа).

Чтобы найти ускорение на этапах ОА и АВ, найденные векторы следует поделить на интервал времени между вспышками света.

Аналогично случаю с формулой скорости, мы будем различать среднее и мгновенное ускорение тела. Формулу для вычисления среднего ускорения мы записали выше. Формула же для вычисления мгновенного ускорения выглядит так:

В школьной физике изучают только такие движения, для которых оба этих ускорения одинаковы. Поэтому вместо слов "среднее ускорение" и "мгновенное ускорение" мы будем говорить просто "ускорение". Примером таких движений являются, например, рассмотренные нами падения шариков со стола.

Ускорение свободного падения. Взглянем еще раз на чертеж с "треугольниками". Заметим, что векторы изменения скорости, а, значит, и вектор ускорения свободно падающего шарика все время направлен вниз и не зависит от скорости шарика.

Роняя различные предметы, мы обнаружим, что воздух по-разному влияет на их движение. Тела с большой плотностью - металлические, каменные - падают с большим ускорением, а тела с малой плотностью - кусок пенопласта или скомканная бумага - падают с меньшим ускорением.

На рисунке справа изображена стеклянная трубка. В нее помещены скомканный лист бумаги и камешек. Сначала кран трубки открыт, и внутри нее находится атмосферный воздух. Поэтому при переворачивании трубки бумага падает с меньшим ускорением. Затем воздух откачивают и кран закрывают. Теперь бумага падает с тем же ускорением, что и камешек.

Опыт с трубкой продемонстрировал нам, что ускорение свободного падения одинаково для всех тел (свободным падением называют движение тела под действием только силы тяжести). Измерения показывают, что вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно 9.8 м/с2. По мере удаления от поверхности Земли в космос ускорение свободного падения уменьшается.