Акселерация — понятие в физике и технологиях¶

Акселерация (от лат. acceleratio — ускорение) — термин, обозначающий процесс увеличения скорости движения тела или, в переносном смысле, ускорение развития какого-либо процесса. В физике под акселерацией понимают векторную величину, характеризующую скорость изменения скорости движения материальной точки; в экономике и менеджменте — ускорение роста компании или проекта; в биомеханике — процесс разгона спортсмена на старте.

¶Акселерация в классической механике

В физике акселерация (ускорение) определяется как производная вектора скорости по времени:

a = dv/dt

Единица измерения в СИ — метр в секунду в квадрате (м/с²). Поскольку скорость является векторной величиной, акселерация также векторна: она указывает направление изменения скорости. Различают три случая:

• Тангенциальная акселерация — изменяет величину скорости, направлена по касательной к траектории.
• Нормальная (центростремительная) акселерация — изменяет направление скорости, направлена к центру кривизны траектории.
• Полная акселерация — векторная сумма тангенциальной и нормальной составляющих.

При равномерном движении по окружности радиуса R со скоростью v центростремительная акселерация равна a = v²/R. При свободном падении ускорение составляет примерно 9,81 м/с² (ускорение свободного падения g).

Второй закон Ньютона связывает акселерацию с приложенной силой: F = ma, где m — масса тела. Следовательно, при неизменной силе ускорение обратно пропорционально массе: чем больше масса, тем меньше акселерация при одном и том же воздействии.

¶Кинематика и динамика

В кинематике акселерация описывает изменение скорости безотносительно причин, вызвавших это изменение. Если ускорение постоянно и совпадает по направлению со скоростью, движение называют равноускоренным; если противоположно — равнозамедленным. При переменном ускорении для расчёта траектории применяют дифференциальные уравнения движения.

В астрономии акселерация используется при описании орбитального движения: планета движется по эллиптической орбите под действием гравитационного поля Солнца, причём величина её ускорения меняется в зависимости от расстояния до светила (закон всемирного тяготения Ньютона).

¶Акселерация в теории относительности

В специальной теории относительности Эйнштейна понятие ускорения сохраняется, но связь между силой и ускорением уточняется: в релятивистской динамике сила равна производной импульса по времени, а не произведению массы на ускорение. При скоростях, близких к скорости света, релятивистская масса (эквивалентная энергии) возрастает, и для дальнейшего разгона требуется всё большая энергия.

В общей теории относительности различие между гравитационным полем и ускоренной системой отсчёта стёрто: наблюдатель в закрытой кабине, равномерно ускоряемой вблизи поверхности Земли, не может по внутренним экспериментам отличить своё состояние от состояния покоя в гравитационном поле. Этот принцип эквивалентности лёг в основу геометрической интерпретации гравитации.

¶Акселерация в биомеханике и спорте

В спортивной науке под акселерацией понимают способность спортсмена набирать скорость за минимальное время. Стартовый разгон в лёгкой атлетике, плавании, конькобежном спорте требует высокой мышечной силы и координации. Ключевыми факторами являются длина шага, частота шагов и величина горизонтальной составляющей толчка. Средняя акселерация спринтера на первых 30 метрах дистанции может достигать 5–6 м/с².

¶Акселерация в экономике и бизнесе

В экономической литературе и практике венчурного инвестирования термин «акселерация» обозначает ускоренный рост стартапа или компании за счёт внешних ресурсов — инвестиций, менторской поддержки, доступа к рынкам. Акселераторы — специализированные программы продолжительностью обычно 3–6 месяцев, в ходе которых предприниматели получают интенсивное сопровождение.

В России первые акселераторы появились в начале 2010-х годов; среди известных — «Сколково», ФРИИ (Фонд развития интернет-инициатив), «Яндекс.Школа». Государственные программы поддержки технологического предпринимательства включают акселерационные компоненты в структуре «Сколтех», «Иннополиса» и региональных технопарков.

В макроэкономике «акселератор» — модель, описывающая зависимость инвестиций от темпов роста национального продукта: инвестиции тем больше, чем быстрее растёт выпуск. Модель акселератора была разработана в 1920-е годы Полом Дюсенберри, Джоном Кларком и другими экономистами.

¶Акселерация в педагогике

В педагогике и психологии развития термин «акселерация» обозначает ускоренный темп физического или умственного созревания ребёнка. Акселерация физического развития — ускорение роста и полового созревания, отмечаемое в XX веке в большинстве промышленно развитых стран (так называемый secular trend). Акселерация обучения — ускоренный учебный темп для одарённых детей, реализуемый через специальные программы и классы.

¶Акселераторы элементарных частиц

В физике элементарных частиц ускорителями называют установки, в которых заряженные частицы разгоняются до высоких энергий. Акселераторы классифицируются по типу: линейные, циклические (циклотроны, синхротроны, синхротронные источники), коллайдеры. В России крупнейшим является Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ) в Сарове и комплекс «У-70» в Протвино (Институт физики высоких энергий), где энергия пучка достигала 70 ГэВ.

История:

• Энциклопедический физический справочник, под ред. Б. В. Иофиса
• Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики
• Голдсмит М. М., Фейнберг Е. Л. Физика для инженеров и преподавателей
• Сухомлинский В. А. Проблемы воспитания всесторонне развитой личности