Kiihdytysmenetelmiä

Kiihdytysmenetelmiä ovat erilaisia tapoja lisätä jonkin kappaleen tai systeemin nopeutta. Fysiikassa kiihdytys määritellään nopeuden muutoksena aikayksikössä. Tämä nopeuden muutos voi tapahtua nopeuden suuruuden kasvamisena, vähenemisenä (hidastumisena) tai suunnan muuttumisena.

Mekaniikassa tunnetuin kiihdytysmenetelmä on Newtonin toisen lain mukaisesti voiman käyttö. Kun kappaleeseen kohdistuu nettovoima, sen liiketila muuttuu, eli se kiihtyy. Voiman suuruus on suoraan verrannollinen kappaleen massaan ja sen kiihtyvyyteen. Suurempi voima aiheuttaa suuremman kiihtyvyyden, ja suurempi massa vaatii suuremman voiman saman kiihtyvyyden saavuttamiseksi.

Sähkömagnetismissa hiukkaskiihdyttimiä käytetään lisäämään varattujen hiukkasten, kuten elektronien ja protonien, nopeutta. Nämä laitteet hyödyntävät sähkömagneettisia kenttiä työntämään ja ohjaamaan hiukkasia erittäin suuriin nopeuksiin. Lineaariset kiihdyttimet kiihdyttävät hiukkasia suorassa linjassa, kun taas syklotronit ja synkrotronit käyttävät magneettikenttiä pitämään hiukkaset pyöreällä tai spiraalimaisella radalla samalla kun ne kiihdytetään.

Aerodynamiikassa kiihdytys liittyy usein ilmanvastuksen ja työntövoiman tasapainoon. Lentokoneissa moottorit tuottavat työntövoiman, joka vastustaa ilmanvastusta ja mahdollistaa lentokoneen kiihtymisen. Raketeissa polttoaineen palamisesta syntyvät kaasut poistuvat suurella nopeudella, mikä Newtonin kolmannen lain mukaisesti tuottaa vastakkaissuuntaisen työntövoiman ja kiihdyttää rakettia.

Hydrauliikassa ja pneumatiikassa paine-eroja käytetään sylintereiden liikuttamiseen, mikä voi johtaa mekaaniseen kiihdytykseen. Paine saa männän liikkumaan, ja kuormasta riippuen liikkeen nopeus ja kiihtyvyys vaihtelevat. Kaikissa kiihdytysmenetelmissä keskeistä on energian siirtäminen systeemiin, joka muuttaa sen liiketilaa.