Acceleraatio

Acceleraatio on nopeuden muutoksen nopeus aikayksikköä kohden. Se on vektori, jonka suunta vastaa nopeuden muutoksen suuntaa ja jonka suuruus kertoo, kuinka nopeasti nopeus muuttuu. SI-yksikkö on metrejä per sekunti toiseen potenssiin (m/s^2).

Matematiikassa acceleraatio merkitään a, ja se voidaan määritellä dv/dt, eli nopeuden muutosnopeutena ajan suhteen. Keskiarvoinen acceleraatio on Δv/Δt, ja jatkuva kiihtyvyys a(t) = dv/dt. Jos kappaleen nopeus alussa on v0 ja kiihtyvyys on vakio, nopeus on v = v0 + a t ja paikan muutos x = x0 + v0 t + 0.5 a t^2. Neliulotteisessa kuviossa nämä yhtälöt muodostavat peruskeinun kinematiikassa.

Erityistapauksia ovat muun muassa centripetaalinen acceleraatio, a_c = v^2/r, joka liikuttaa kappaleen kohti ympyrärataa ja on aina koordinoituna radan keskukseen. Maapallolla painovoiman aiheuttama kiihtyvyys g on noin 9.81 m/s^2 kohti maan pintaa. Relatiivisessa fyiikassa voidaan erottaa koordinaatti-acceleration ja proper-acceleration: proper-acceleration on se kiihtyvyys, jonka kiihtyvyysmittari (kuten akseleeraattori) aistii, ja joka ei aina vastaa havaitsijan tilannekohtaista koordinaatti- kiihtyvyyttä.

Käytännössä acceleraatio on keskeinen käsite mekaniikassa ja dynamiikassa. Newtonin toinen laki voi muotoilla F = m a. Acceleraatioa mitataan ja hyödynnetään monissa sovelluksissa, kuten älypuhelinten kiihtyvyysanturien avulla, ajoneuvojen navigoinnissa sekä robotiikassa ja simulaatioissa. Kiihtyvyys tarjoaa siten perustan liikkeen kuvaukselle sekä voiman ja massan välisen yhteyden ymmärtämiselle.