Vazduhoplovna medicina/Sadržaj/Brzina i ubrzanje

Brzina

U širem smislu brzina je promena neke veličine u jedinici vremena. U užem smislu brzina je promena položaja (koordinate) u jediničnom vremenu, dakle, ako se ne naglasi veličina o kojoj se radi, podrazumeva se da je u pitanju kretanje i onda je brzina veličina pređenog puta u jedinici vremena. Srednja brzina je ukupna promena posmatrane veličine koja se odigrala u odabranom vremenskom intervalu i definiše se kao količnik ukupne promene i ukupnog vremena.

Ubrzanje

U fizici, ubrzanje je mera promene brzine u jedinici vremena. Kod konstantnog ubrzanja pri pravolinijskom kretanju formula za ubrzanje predstavlja količnik priraštaja brzine i proteklog vremena.

Kod slobodnog pada je ovaj priraštaj brzine nepromenljiv, pa je i ubrzanje konstantno (za relativno male visine) i označava se sa (g), a iznosi približno 9,81 m/s². Ova veličina ubrzanja (g) se zove; ubrzanje zemljine teže , jedinica sile teže, ili gravitaciona sila.

Obzirom da je brzina vektorska veličina, to je i promena brzine vektorska veličina. Vektor promene brzine je rezultanta normalnog ubrzanja (koje je normalno na vektor brzine), i tangencijalnog ubrzanja (koje je istog pravca kao i vektor brzine). U specijalnom slučaju pravolinijskog kretanja normalna komponenta ubrzanja je jednaka nuli pa je vektor ubrzanja istog pravca kao i vektor brzine. Kod ravnomernog kružnog kretanja tangencijalna komponenta ubrzanja je jednaka nuli, te je vektor ubrzanja normalan na vektor brzine, odnosno u pravcu je poluprečnika. U sličaju negativnog prirasta brzine se koristi pojam usporenje ili kočenje, a vektor ubrzanja ima suprotan smer od vektora brzine. Promene ubrzanja i brzine zasnovano je Njutnovim zakonima kretanja, jer je ubrzanje proporcionalno veličini sile a obrnuto proporcionalno masi tela.

$\mathbf {F} =m\mathbf {a} \quad \to \quad \mathbf {a} =\mathbf {F} /m$

Gravitaciono ubrzanje

Animacija dejstva gravitacione sile

U Vazduhoplovnoj medicini je uobičajeno da se veličina ubrzanja meri jedinicom sile teže i obeležava se oznakom (g). Pri dejstvu sile koja proizvodi ubrzanje od 2 (g), težina tela se povećava za dva puta, odnosno za onoliko puta za koliko iznosi vrednost gravitacione sile (g).

U fizici, gravitaciono ubrzanje je ubrzanje predmeta izazvano dejstvom sile gravitacije drugog predmeta. U odsuustvu svih drugih sila svaki će ubrzavati u gravitacionom polju na isti način, bez obzira na masu predmeta. Na Zemljinoj površini svi predmetai padaju sa ubrzanjem 9,78 i 9,82 m/s² u zavisnosti od geografske širine, sa konvekcijom standardne vrednosti od tačno 9,80665 m/s², (približno 32,174 ft/s²).

Gravitaciono ubrzanje u odnosu na neki predmet prikazano je kao;

$\mathbf {g} =-{mG \over r^{2}}\mathbf {\hat {r}}$

gde je;

m - masa predmeta,

r - udaljenost od centra predmeta do mesta za koje razmatramo gravitaciono ubrzanje,

$\mathbf {\hat {r}}$ - vektor jedinične dužine od centra predmeta do mesta za koje razmatramo gravitaciono ubrzanje,

G - gravitaciona konstanta svemira.

Njutonovi zakoni kretanja

Prvi i drugi zakon na latinskom jeziku. Njutnova: Principia matematica, izdanje 1687.godine.

Njutonovi zakoni su skup od tri osnovna zakona klasične fizike, koji opisuju vezu između kretanja tela i sila koje deluju na telo. Ovi zakoni čine temelje klasične mehanike, a kako se u vazduhoplovstvu najveći deo pilotskih aktivnosti vezan za kretanje njihovo poznavanje je od izuzetnog značaja za pravilno shvatanje svih uticaja koje kretanje ima na organizam pilota,

Prvi zakon: Zakon inercije

Ovaj zakon opisuje princip inercije i može se iskazati na ovaj način; Svako telo želi da zadrži stanje u kome se nalazi, bilo da miruje ili se kreće ravnomerno pravolinijski. Da bi došlo do promene tog stanja potrebno je dejstvo neke sile, ili telo na koje ne deluju sile ima težnju da nastavi kretanje istim smerom i brzinom.

Drugi zakon: Zakon sile

Prilikom dejstva neke sile na telo ono se kreće ubrzano, za celo vreme tog dejstva. Veličina sile na neko telo upravo je srazmerna ubrzanju i masi tog tela. Smer sile ima isti smer kao i ubrzanje. Ubrzanje je upravoproporcionalno veličini sile a obrnuto proporcionalno masi tela

$\mathbf {F} =m\mathbf {a} \quad \to \quad \mathbf {a} =\mathbf {F} /m$, ( gde je F sila, m masa, a ubrzanje.)

Svaku akciju prati sila reakcije

Treći zakon: Zakon akcije i reakcije

Svaku akciju neke sile na neko telo prati reakcija. Sila reakcije, odnosno sila inercije iste je veličine i pravca kao i dejstvujuća sila ali je suprotnog smera

Ovi zakoni su važeći samo u klasičnoj mehanici, gde je brzina mnogo manja od brzine svetlosti a masa tela puno veća nego je veličina atomskih delova (elektron, proton, neutron). U slučaju izuzetno velikih brzina, uporedivih sa brzinom svetlosti, ili izuzetno malih masa, uporedivih sa masom atoma, pojavljuju se drugi efekti koji se precizno opisuju zakonima kvantne mehanike. Iz zakona kvantne mehanike se dobijaju Njutnovi zakoni tako što se aproksimira da su brzine beskonačno male spram brzine svetlosti.

---