Muutumiskiiruse

Muutumiskiiruse on termi, jota käytetään kuvaamaan sitä, miten nopeasti kappaleen nopeus muuttuu ajan kuluessa. Fyysisessä mielessä se vastaa kiihtyvyyttä. Muutumiskiirous tai kiihtyvyys määritellään v(t):n aikaintervallissa tapahtuvana muutoksena, eli a(t) = dv/dt. Se on vektori, jonka suunta kertoo muutoksen suunnan ja jonka suuruus vastaa nopeuden muutoksen nopeutta.

Mittayksikkö ja tulkinta: muutumiskiirous saa SI-järjestelmässä yksiköt metreä sekunnissa toisen potenssiin (m/s^2). Jos kappale lisäsee nopeuttaan suoraan eteenpäin, kiihtyvyys on positiivinen; jos se hidastuu, kiihtyvyys on negatiivinen eli deceleration. Joskus nopeuden suunta muuttuu nopeuden muutoksen ilman nopeuden arvojen kasvua, jolloin kiihtyvyys voi johtua sekä nopeuden suuruksen muutoksesta että suunnan muutoksesta.

Yhteys voimiin ja liikkeeseen: Newtonin toinen laki F = m a sitoo muutumiskiir kuvauksen kappaleen liikkeeseen voimien kautta. Kiihtyvyys määrittää, miten nopeus kehittyy ajan kuluessa, ja sitä käytetään eroteltavaksi muun muassa vakiokiihdykseen, jolloin nopeus kasvaa lineaarisesti ajassa, sekä epälineaarisiin tilanteisiin, joissa kiihtyvyys vaihtelee.

Esimerkit: vapaassa pudotuksessa maanpinnan läheisyydessä kiihtyvyys on noin 9,81 m/s^2 alaspäin. Ajoneuvo, joka kiihdyttää 0 → 20 m/s ajassa t, noudattaa a = Δv/Δt. Jerkin käsite, eli kiihtyvyyden muutos nopeudeksi aikayksikössä, on erillinen suure liikkeen monimutkaisemmissa malleissa.

Muutumiskiiruse on keskeinen perussuure liikkeen analysoinnissa ja sen ymmärtäminen auttaa kuvaamaan sekä vakaata että vaihtelevaa liikettä.