Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про ускорение, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое ускорение, обобщённое ускорение, перегрузка движения , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Физические основы механики.

ускорение характеризует быстроту изменения скорости, т.е. изменение величины скорости за единицу времени.

Вектор среднего ускорения. Отношение приращения скорости к промежутку времени , в течение которого произошло это приращение, выражает среднее ускорение:

Вектор, среднего ускорения совпадает по направлению с вектором .

Ускоре́ние (обычно обозначается латинскими буквами a (от лат. acceleratio) или w) — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости тела при его движении за единицу времени:

Например, тела, свободно падающие вблизи поверхности Земли вдоль вертикали, в случаях, когда испытываемое ими сопротивление воздуха мало, увеличивают свою скорость примерно на 9,8 м/с за каждую секунду, то есть их ускорение примерно равно 9,8 м/с². При непрямолинейном движении учитывается изменение не только величины скорости, но и ее направления: скажем, ускорение тела, движущегося по окружности с постоянной по модулю скоростью, не равно нулю: имеется постоянное по модулю (и переменное по направлению) ускорение, направленное к центру окружности.

Единицей ускорения в Международной системе единиц (СИ) служит метр в секунду за секунду (русское обозначение: м/с²; международное: m/s²).

Ускорение, или мгновенное ускорение равно пределу среднего ускорения при стремлении промежутка времени к нулю:

(1.13)

В проекциях на соответствующие координаты оси:

или

(1.14)

Измерения ускорений

Используемые единицы

• метр на секунду в квадрате (метр в секунду за секунду), м/с², производная единица системы СИ;
• сантиметр на секунду в квадрате (сантиметр в секунду за секунду), см/с², производная единица системы СГС, имеет также собственное наименование гал, или галилео (применяется преимущественно в гравиметрии);
• g (произносится «же»), стандартное ускорение свободного падения на поверхности Земли, равное по определению 9,80665 м/с². В технических расчетах, не требующих точности выше 2 %, часто используется приближение g ≈ 10 м/с².

Технические средства

Приборы для измерения ускорения называются акселерометрами. Они не «детектируют» ускорение непосредственно, а измеряют силу реакции (укр.)русск. опоры, возникающую при ускоренном движении. Поскольку аналогичные силы сопротивления возникают в поле тяготения, с помощью акселерометров можно измерять также гравитацию.

Акселерографы — приборы, измеряющие и автоматически записывающие (в виде графиков) значения ускорения поступательного и вращательного движения.

Значения ускорения в некоторых случаях

Значения ускорений различных движений:^[

Примечание: здесь g ≈ 10 м/с².

Ощущение человеком ускорения

Таким образом, согласно законам физики установлено, что при движении объекта возникает перегрузка (G), которая зависит от ускорения. То есть, чем быстрее происходит ускорение движущего объекта, тем больше возникает перегрузка, образуемая из-за силы тяжести. Например, когда человек стоит неподвижно на месте, то он испытывает перегрузку в 1g, так как по сути, мы движемся в пространстве вместе с нашей планетой и в связи с гравитацией, которая нас и удерживает на поверхности земли.

Такая же перегрузка в 1g действует и на наше тело, когда, мы допустим сидим на стуле.

При разгоне автомобиля с 0 до 100 км/час за 10 секунд перегрузка, воздействующая на водителя, составляет 0.28325450 = 0.28. То есть разгон с места с 0 до 100 км/час в течение десяти секунд будет оказывать на человека перегрузку в 0.28g.

Как вы видите, при ускорении за рулем автомобиля линейно горизонтальные G-силы воздействуют на человека гораздо меньше, чем эти силы оказывают воздействие на тело человека в состоянии покоя.

Соответственно, для того, чтобы добиться той же перегрузки в 1g, которая воздействует на человека когда он стоит или сидит неподвижно на стуле необходимо, чтобы автомобиль с 0 до 100 км/час разгонялся за 2,83 секунды.

Офицер ВВС США Джон Стапп участвовал в эксперименте по воздействию перегрузки на человека во время ускорения. Джона Стаппа посадили в специальные сани установленные на платформе, которые с помощью тяги ракетных двигателей разогнали до 1017 км/час. Во время этого ускорения Джон выдержал перегрузку в 46.2g.

Таким образом убеждаемся, зная, что человек способен выдержать перегрузку в 46.2g, выяснить с какой скоростью должен разгоняться автомобиль, чтобы перегрузка составляла такое значение, которое выдержал офицер ВВС США Джон Стапп, мы должны снова воспользоваться калькулятором преобразования величин, подставив в соответствующем поле полученное значение в 46.2g.

Чтобы водитель за рулем автомобиля испытывал перегрузку в 46.2g, необходимо разогнать транспортное средство с места до 100 км/час с ускорением, всего за 0,06131050 = 0,06 секунды.

Известны случаи, когда перегрузка в 100g позволяла человеку выжить. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Но правда, это очень большая редкость.

Ощущение ускорения торможения при аварийной ситуации.

По сведениям Всемирного доклада о предупреждении дорожно-транспортного травматизма, в большинстве ДТП с тяжкими телесными повреждениями и смертельным исходом травмы пассажиров происходят из-за того, что какая-то часть автомобиля вызывает нагрузки и ускорения, превышающие выносливость человеческого тела. В момент столкновения пассажиры и водитель испытывают почти космические перегрузки. При фронтальном ударе на 80 км/ч энергию гасит бампер, но пассажиры при этом, по инерции, все еще двигаются со скоростью 80 км/ч. Если водитель в это время не пристегнут, то в 90% случаев он сломает себе грудную клетку и травмирует брюшную полость. После удара скорость падает, и в это время на автомобиль и пассажиров начинает действовать сила тяжести, которая на скорости 80 км/ч в 80 раз увеличивает вес каждого пассажира. Что это значит? А то что человек при весе, например, в 75 кг получает удар, сопоставимый с весом 6‑тонной наковальни! Удар водителя о приборную доску и последующее пробивание головой ветрового стекла с возможным вылетом наружу обычно оказывается смертельным: при таких нагрузках на череп его основание либо деформируется, либо полностью разрушается, поражая жизненно важные органы черепно-мозговой системы.

При наезде на неподвижное препятствие или встречном столкновении ТС(транспортного средства) в момент удара резко снижается их скорость. За доли секунд скорость может снизиться до нуля или ТС даже может приобрести обратное направление. Находящиеся в кузове люди непосредственно не связаны с частями ТС, они располагаются в некотором пространстве, свободно окружающем их. В его пределах люди продолжают движение с прежней скоростью, не меняя позы до момента контакта с частями кузова, которые ограничат их дальнейшее движение. Инерционные силы, действующие на человека, возникают в момент, когда тело человека входит в контакт с ограничивающей его продвижение частью кузова. Действие инерционных сил проявляется в трех направлениях: • во-первых, происходит внедрение воздействующей части кузова в тело человека сначала в пределах его упругих деформаций, а затем и с разрушением части тела; • во-вторых, меняется положение тела по отношению к внутренним частям ТС (наклон, разворот); • в-третьих, меняется направление движения тела человека, которое перемещается с некоторым отклонением от первоначального направления движения. Инерционные силы тем больше, чем выше скорость встречи в момент контакта. При высоких скоростях телесные повреждения обычно сильно выражены, но при этом в меньшей степени меняются положение тела и направление его смещения в процессе взаимодействия с частями кузова. При малых скоростях и, следовательно, при небольших по величине инерционных силах в большей мере проявляется смещение тела с изменением позы и направления движения по сравнению с выраженностью его повреждений

В процессе наиболее тяжелых ДТП (столкновения, наезды на неподвижные препятствия, опрокидывания) вначале деформируется кузов автомобиля,
происходит первичный удар и, возникают первичные перегрузки. Кинетическая энергия автомобиля при этом тратится на поломку и деформацию деталей.
Человек внутри автомобиля продолжает движение по инерции с прежней
скоростью. Силы, удерживающие тело человека (мышечные усилия конечностей, трение о поверхность сиденья), невелики по сравнению с инерционными
нагрузками и не могут воспрепятствовать перемещению. Когда человек контактирует с деталями автомобиля — рулевым колесом, панелью приборов, ветровым стеклом и т. п., происходит вторичный удар, возникают вторичные перегрузки. Параметры вторичного удара зависят от скорости и замедления автомобиля, перемещения тела человека, формы и механических свойств деталей, о которые он ударяется.
При высоких скоростях автомобиля возможен также третичный удар, т.е. удар внутренних органов человека (например, мозговой массы, печени, сердца)
о твердые части скелета. Возникающие при этом перегрузки могут привести к серьезным повреждениям внутренних органов и разрушению кровеносных сосудов и нервных волокон. Большую часть травм водители и пассажиры получают во время вторичного удара.
Как уже отмечалось ранее, характер и тяжесть травмы зависят от многих причин: вида ДТП, скорости и конструкции автомобиля, наличия защитных приспособлений, возраста и здоровья человека. В среднем человек может выдержать без вреда кратковременную (в течение 0,01—0,1 с) перегрузку 40—50g. Перегрузки, испытываемые водителем и передним пассажиром при встречных столкновениях автомобилей, достигают 150—200g. Усилия, действующие на отдельные части тела, могут превышать 10 кН, что объясняет высокую смертность при некоторых ДТП.

Понятие "обобщенное ускорение"

Если динамика механической системы описывается не в декартовых, а в обобщенных координатах (например, в гамильтоновой или в лагранжевой формулировках механики), то можно ввести обобщенные ускорения — первые производные по времени обобщенных скоростей или вторые производные по времени обобщенных координат; например, если в качестве одной из обобщенных координат выбран угол, то обобщенным ускорением будет соответствующее угловое ускорение. Размерность обобщенных ускорений в общем случае не равна LT⁻².

Перегрузка летательных аппаратов

перегрузка движения — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к стандартному ускорению свободного падения на поверхности Земли. Будучи отношением двух ускорений, перегрузка является безразмерной величиной , однако часто перегрузка указывается в единицах стандартного ускорения свободного падения g (произносится как «же»), равного 9,80665 м/с² . Перегрузка в 0 g испытывается телом, находящемся в состоянии свободного падения под воздействием только гравитационных сил, то есть в состоянии невесомости . Перегрузка, испытываемая телом, покоящимся на поверхности Земли на уровне моря, равна 1 .

Перегрузка — векторная величина . Для живого организма очень важно направление действия перегрузки. При перегрузке органы человека стремятся оставаться в прежнем состоянии (равномерного прямолинейного движения или покоя). При положительной перегрузке (ускорение направлено от ног к голове, а вектор перегрузки — от головы к ногам) кровь уходит от головы в ноги, желудок опускается вниз. При отрицательной перегрузке увеличивается приток крови к голове. Наиболее благоприятное положение тела человека, при котором он может воспринимать наибольшие перегрузки — лежа на спине, лицом к направлению ускорения движения, наиболее неблагоприятное для перенесения перегрузок — в продольном направлении ногами к направлению ускорения. При столкновении автомобиля с неподвижной преградой сидящий в автомобиле человек испытает перегрузку спина — грудь. Такая перегрузка переносится без особых трудностей. Обычный человек может выдерживать перегрузки до 15 g около 3—5 секунд без потери сознания. Перегрузки от 20—30 g и более человек может выдерживать без потери сознания не более 1—2 секунд в зависимости от величины перегрузки.

Одно из основных требований к военным летчикам и космонавтам — способность организма переносить перегрузки. Тренированные пилоты в противоперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки от −3…−2 g до +12 g . Обычно при положительной перегрузке 7—8 g в глазах «темнеет», пропадает зрение, и человек постепенно теряет сознание из-за отлива крови от головы. Сопротивляемость к отрицательным, направленным вверх перегрузкам, значительно ниже. Космонавты во время взлета переносят перегрузку лежа. В этом положении перегрузка действует в направлении грудь — спина, что позволяет выдержать несколько минут перегрузку в несколько единиц g. Существуют специальные противоперегрузочные костюмы, задача которых — облегчить действие перегрузки. Костюмы представляют собой корсет со шлангами, надувающимися от воздушной системы и удерживающими наружную поверхность тела человека, немного препятствуя оттоку крови.

Рис СА «Союз» и Crew Dragon изнутри

Рис Схема посадки СА «Союз»

Рис Схема процедуры посадки Crew Dragon после отстыковки от МКС.

Перегрузка увеличивает нагрузку на конструкцию машин и может привести к их поломке или разрушению, а также к перемещению не закрепленного или плохо закрепленного груза. Разрешенная эксплуатационной документацией величина перегрузки для пассажирских самолетов^[ составляет 2,5 g.

Примеры перегрузок и их значения:

Рис ускорение свободного падения на различных телах Солнечной системы

* Включая вклад сопротивления гравитации.

Примеры расчета

Пример 1. Водитель автобуса ЛАЗ-695Б, который двигался с максимальной скоростью, увидев внезапно выехавший на проезжую часть грузовой автомобиль, затормозил, но ДТП не смог избежать: произошел удар автобуса в грузовой автомобиль. Определить кинетическую энергию автобуса, величину замедления, которое перенес водитель, если тормозной путь составил 42 м, дорога
— асфальтобетон в сухом состоянии, деформация автобуса составила 0,3 м. Коэффициент сцепления (определен с помощью прибора) равен 0,7.
Решение
1. Определим максимально возможную скорость автобуса на горизонтальном участке дороги. Она равна 98 км/ч=24,4 м/с.
2. Кинетическая энергия автобуса при максимальной скорости и полной
массе (из справочника) 11630 кг составит

3. Скорость автобуса в момент столкновения

Здесь второй член под корнем равен квадрату потерянной энергии при торможении.
4. Значение замедления определяется по формуле

Используя данные о продолжительности удара при фронтальном ДТП и
пренебрегая деформацией грузового автомобиля, определяем

Вывод: при условии, что на водителе будут ремни безопасности, замедление его головы будет не опасным, так как находится в зоне допустимой ударной
нагрузки кривой Уэйн-Стейта.

Пример 2. Автомобиль ГАЗ-24 оставил след торможения длиной 30 м до
столкновения со стоящим автомобилем. Вычислить начальную скорость автомобиля ГАЗ-24, если его ориентировочная скорость при ударе составила 8 км/ч, а
коэффициент сцепления шин с дорогой равен 0,85.
Решение
1. Скорость, при которой могла бы быть возможной остановка в конце следа

2. Начальная скорость равна

где V2 — скорость при ударе, равна 8 км/ч или 2,2 м/с.
Следовательно,

3. Определим замедление, которое действовало на водителя:
а) при торможении

б) в процессе удара, если деформация кузова составила 0,15 м; время удара примем из [2, стр. 189] равным 0,08 с

Вывод: согласно кривой Уэйн-Стейта нагрузка головы будет не опасной.

2. Бегун П.И. Моделирование в биомеханике: Учеб. пособие / П.И. Бегун, П.Н. Афонин. – М.: Высш. шк., 2004. – 390 с.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• перемещение
• скорость , скорость материальной точки ,
• производная
• акселерометр
• угловое ускорение ,
• криволинейное движение тангенциальное , нормальное ускорения ,
• рывок ,

Статью про ускорение я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое ускорение, обобщённое ускорение, перегрузка движения и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Физические основы механики