شتاب چیست؟ – به زبان ساده

به میزان تغییر سرعت در واحد زمان، شتاب گفته می‌شود. در این آموزش قصد داریم تا با مفهوم شتاب به زبان ساده آشنا شویم.

در واقع هرگاه یکی از حالات زیر برای سرعت اتفاق بیافتد، شتاب وجود خواهد داشت.

• افزایش سرعت
• کاهش سرعت
• تغییر جهت سرعت

توجه داشته باشید که شتاب برابر با نرخ تغییرات سرعت است. با توجه به نسبی بودن سرعت، می‌توان نتیجه گرفت که شتاب نیز کمیتی نسبی است. معمولا واحد شتاب، بر حسب $$m \over s^2$$ بیان می‌شود. برای درک بیشتر این واحد، به مثال زیر توجه کنید.

مثال ۱

یوسین بولت، دونده جامائیکایی، در فینال مسابقات المپیک ۲۰۱۲ لندن، با شتاب $$۶{m \over s^2}$$ شروع به استارت زدن کرد. با فرض این‌که او ۲ ثانیه با همین شتاب بدود، سرعت وی چقدر خواهد شد؟

شتاب ۶ متر بر مجذور ثانیه، یه این معنا است که در هر ثانیه سرعت او ۶ متر بر ثانیه زیاد می‌شود، بنابراین سرعت وی پس از ۲ ثانیه برابر با ۱۲=۶×۲ خواهد بود.

جالب است بدانید که اگر وی می‌توانست فقط ۱۰ ثانیه با این شتاب بدود، سرعت او به 216 کیلومتر در ساعت می‌رسید!

مثال ۲

فرض کنید که سوار دوچرخه‌اید و با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه، در حال حرکت هستید. ناگهان سرعت خود را در مدت زمان ۲ ثانیه به ۱۴ متر بر ثانیه افزایش می‌دهید. شتاب شما در طی این افزایشِ سرعت، چقدر است؟

با استفاده از فرمول شتاب داریم:

$$a={(V_2-V_1) \over t}={(14-10) \over 2}=2 \enspace m/s^2$$

مثال ۳

در حال رانندگی با سرعت ۷ متر بر ثانیه هستید. ناگهان پلیس جلوی شما را گرفته و خودرویتان در عرض ۲ ثانیه می‌ایستد. شتاب شما در این توقف چقدر است؟

$$a={(V_2-V_1) \over t}={(۰-۷) \over 2}=-۳.۵ \enspace m/s^2$$

توجه داشته باشید که شتاب نیز همانند سرعت، کمیتی برداری است. در مثال بالا شتاب منفی به این معنا است که با گذشت زمان، سرعت کاهش می‌یابد.

سقوط آزاد یک چترباز را تصور کنید. هنگامی که وی از هواپیما خارج می‌شود، سرعت او به تدریج افزایش می‌یابد، تا جایی که نیروی اصطکاک و گرانش با هم برابر شده و شتاب صفر می‌شود. به دلیل شتاب صفر، دیگر سرعت وی افزایش نخواهد یافت. نمودار زیر تغییرات شتاب به هنگام سقوط یک جسم، درون هوا را نشان می‌دهد.

همان‌طور که در نمودار بالا نیز مشاهده می‌شود، پس از گذشت ۳۰ ثانیه، شتاب جسم صفر شده است.

در صورتی که مطلب بالا برایتان مفید بوده، احتمالا می‌توانید از آموزش‌های زیر نیز بهره‌مند شوید.

• مجموعه آموزشی دروس دبیرستان
• مجموعه آموزش‌های ریاضی و فیزیک
• واحد‌های اندازه‌گیری سرعت -- به زبان ساده
• بردار و اسکار -- به زبان ساده
• تُندی و سرعت -- به زبان ساده