Kas ir pastāvīgs paātrinājums?

Pastāvīgs paātrinājums ir tad, kad ātrums, ar kādu mainās ķermeņa ātrums vai ātrums — cik daudz tas paātrina vai palēninās — noteiktā laika periodā paliek nemainīgs. Paātrinājums, ātrums un pārvietojums ir trīs galvenie lielumi, kas raksturo ķermeņa kustību. Nobīde ir ķermeņa nobrauktā attāluma mērs. Ātrums raksturo, cik ātri ķermenis pārvietojas, cik lielu attālumu tas veic noteiktā laika periodā. Paātrinājums ir mainīgā ātruma mērs, tas ir, kā ķermeņa ātrums mainās noteiktā laikā.

Īzaks Ņūtons bija pirmais, kurš saistīja paātrinājumu ar spēku. Otrais Ņūtona kustības likums nosaka, ka spēku, kas iedarbojas uz ķermeni (F), var aprakstīt tā masas (m) un paātrinājuma (a) izteiksmē ar vienādojumu F=ma. Tas nozīmē, ka ķermenis, kas pakļauts pastāvīgam spēkam, piedzīvos pastāvīgu paātrinājumu. Spēka metrisko mērvienību sauc par Ņūtonu (N), un 1 ņūtona spēks izraisīs 2.2 mārciņas (1 kg) ķermeņa paātrinājumu ar ātrumu 3.28 pēdas (1 m) sekundē sekundē (ms2). Tas nozīmē, ka no miera punkta pēc vienas sekundes ķermenis pārvietosies ar ātrumu 3.28 pēdas (1 m) sekundē, bet pēc 10 sekundēm – ar 32.8 pēdām (10 m) sekundē.

Jebkurš objekts, ko ietekmē gravitācija, tiek pakļauts pastāvīgam paātrinājumam. Ņūtons, domājams, izdomāja savu gravitācijas teoriju, kad viņam blakus zem koka nokrita ābols. Nav zināms, vai šis stāsts ir patiess, bet zināms ir tas, ka Ņūtons secināja, ka ābols nokrīt spēka dēļ, kas iedarbojas starp Zemi un ābolu, un ka šis spēks ir to attiecīgo masu rezultāts.

Pirms Ņūtona tika uzskatīts, ka smagāki objekti krīt ātrāk nekā vieglāki. Smags akmens krīt ātrāk nekā viegla spalva, taču tam nav nekāda sakara ar to attiecīgajām masām. Gravitācijas izraisītā paātrinājuma aprēķins uz Zemes ir atkarīgs no objekta rādiusa, tā masas un skaitļa, kas pazīstams kā gravitācijas spēka konstante. Uz Zemes virsmas visi objekti tiek pakļauti pastāvīgam paātrinājumam aptuveni 9.81 ms2, lai gan tas nedaudz mainās atkarībā no platuma, jo Zeme nav ideāla sfēra.

Atšķirības kustībā starp spalvu un akmeni, krītot, izraisa gaisa daļiņu berzes spēks, kas uz tām iedarbojas. Šis spēks ir pretrunā gravitācijai un ir to formu, nevis masas rezultāts. Spalvas ir pakļautas daudz lielākai gaisa berzei nekā klints. Uz Mēness, kur nav atmosfēras, abi objekti kristu ar tādu pašu ātrumu.