Nopeutuminen

Nopeutuminen on ilmiö, jossa kappaleen nopeus muuttuu ajan kuluessa. Fysiikassa tästä muutoksesta käytetään yleisesti termiä kiihtyvyys, joka on vektori ja jonka suuruus sekä suunta määräävät liikkeen ominaisuudet. Käytännössä nopeutuminen voi tarkoittaa sekä nopeuden kasvua että liikkeen suunnan muutosta.

Matemaattisesti nopeutuminen määritellään a = dv/dt, eli nopeuden muutos ajan funktiona. Kun nopeus muuttuu tasaisesti, a = Δv/Δt. SI-yksikkö on metrejä sekunnissa toiseen (m/s^2). Koska kiihtyvyys on vektori, sen suunta vastaa muutoksen suuntaa.

Tyypiltään nopeutuminen voidaan jakaa tangenti-kiihtyvyyteen (nopeuden suoran muutoksen kiihtyvyys) ja keskeiseen kiihtyvyyteen (muutos suunnassa ympyräliikkeessä). Kokonaiskiihtyvyys on näiden komponenttien vektorisumma. Lisäksi puhutaan hetkellisestä ja keskimääräisestä kiihtyvyydestä sekä negatiivisesta arvoista, jolloin kyseessä on jarrutus.

Esimerkkejä: auto kiihdyttää nollasta 20 m/s kahdessa sekunnissa, jolloin a = 10 m/s^2. Vakion kiihtyvyyden tapauksessa v = v0 + a t ja s = s0 + v0 t + 1/2 a t^2, missä v on nopeus, s paikka ja t aika. Newtonin lain yhteydessä kiihtyvyys liittyy voimaan kaavalla F = m a.

Mittaaminen ja sovellukset: kiihtyvyyttä mitataan kiihtyvyysantureilla (accelerometreilla). Tuloksia käytetään mekaniikassa, ajoneuvo- ja ilmailutekniikassa, urheilussa sekä tieteellisessä tutkimuksessa.