Gia tốc là tốc độ thay đổi của vận tốc như một hàm của thời gian. Nó là một vectơ, nghĩa là nó có cả độ lớn và hướng. Nó được đo bằng mét trên giây bình phương hoặc mét trên giây (tốc độ hoặc vận tốc của đối tượng) trên giây.
Theo thuật ngữ giải tích, gia tốc là đạo hàm bậc hai của vị trí liên quan đến thời gian hoặc, đạo hàm bậc nhất của vận tốc liên quan đến thời gian.
Gia tốc — Thay đổi tốc độ
Trải nghiệm hàng ngày về gia tốc là trong một chiếc xe. Bạn đạp ga và xe tăng tốc khi động cơ tác dụng lực tăng dần lên hệ truyền động. Nhưng giảm tốc cũng là gia tốc – vận tốc đang thay đổi. Nếu bạn rời chân khỏi bàn đạp ga, lực giảm và vận tốc giảm dần theo thời gian. Bạn thấy trong quảng cáo ô tô, gia tốc là nguyên tắc của việc thay đổi tốc độ (dặm trên giờ) theo thời gian, chẳng hạn như từ số không đến 60 dặm một giờ trong 5 giây.
Đơn vị gia tốc
Đơn vị SI cho gia tốc là m/s2 (mét trên giây bình phương hoặc mét trên giây trên giây).
Gal hay galileo (Gal) là một đơn vị của gia tốc được sử dụng trong trọng trường nhưng không phải là một đơn vị SI. Nó được định nghĩa là 1 cm trên giây bình phương. 1 cm/s2.
Đơn vị Anh cho gia tốc là feet trên giây trên giây, ft/s2.
Gia tốc tiêu chuẩn do trọng lực, hay trọng lực tiêu chuẩn g0 là gia tốc trọng trường của một vật trong chân không gần bề mặt trái đất. Nó kết hợp các tác động của trọng lực và gia tốc ly tâm từ chuyển động quay của Trái đất.
| Giá trị | m/s2 |
|---|---|
| 1 Gal, or cm/s2 | 0.01 |
| 1 ft/s2 | 0.304800 |
| 1 g0 | 9.80665 |
Định luật II Newton – Tính gia tốc
Phương trình gia tốc của nhà cơ học cổ điển xuất phát từ Định luật II Newton: Tổng các lực (F) tác dụng lên một vật có khối lượng không đổi (m) bằng khối lượng m nhân với gia tốc của vật (a).
F = ma
Do đó, gia tốc là: a = F/m
Kết quả của phương trình này cho thấy nếu không có lực nào tác dụng lên vật (F = 0) thì vật đó sẽ không tăng tốc. Tốc độ của nó sẽ không đổi. Nếu thêm khối lượng vào vật thì gia tốc sẽ thấp hơn. Nếu loại bỏ khối lượng ra khỏi vật thì gia tốc của nó sẽ cao hơn.
Định luật thứ hai của Newton là một trong ba định luật chuyển động được Isaac Newton công bố năm 1687 trên tạp chí Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Các nguyên tắc toán học của triết học tự nhiên).
Gia tốc và Tương đối
Trong khi các định luật chuyển động của Newton áp dụng ở tốc độ mà chúng ta gặp phải trong cuộc sống hàng ngày, nhưng một khi các vật thể di chuyển gần tốc độ ánh sáng, các quy tắc sẽ thay đổi. Đó là khi thuyết tương đối hẹp của Einstein chính xác hơn. Thuyết tương đối hẹp nói rằng cần nhiều lực hơn để tạo ra gia tốc khi một vật thể tiến tới tốc độ ánh sáng. Cuối cùng, gia tốc trở nên nhỏ dần và vật thể không bao giờ đạt được tốc độ ánh sáng.
Theo lý thuyết tương đối rộng, nguyên lý tương đương nói rằng lực hấp dẫn và gia tốc có những tác động giống hệt nhau. Bạn không biết mình có đang tăng tốc hay không trừ khi bạn có thể quan sát mà không có bất kỳ lực nào tác động lên bạn, kể cả trọng lực.
