Aceleración: definición, ecuación y ejemplos
Cheetah Drag Racing
Lo siento si has escuchado esto antes, pero el guepardo es el rey del ayuno. En el mejor de los casos, un guepardo puede correr a más de 100 km / h. En sí mismo, esta es una hazaña increíble. Pero lo que encuentro aún más increíble es que el guepardo es capaz de quedarse quieto un segundo y tres segundos después ¡corre a 100 km / h! La mayoría de sus autos de alta gama requieren entre cuatro y seis segundos para hacer lo que hace ese guepardo en tres segundos. Y con esta rápida analogía, podemos llegar al meollo de esta lección: aceleración.
Aceleración
La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto. Recuerde, la velocidad es qué tan rápido se mueve un objeto en una dirección específica. Entonces, la aceleración mide qué tan rápido cambia la velocidad. Podemos calcular la aceleración si conocemos el cambio total en la velocidad y el tiempo que tarda la velocidad en cambiar. Las ecuaciones son:
Aceleración promedio = cambio de velocidad / cambio de tiempo
Cambio de velocidad = velocidad final – velocidad inicial
Las unidades de aceleración son m / s ^ 2, pero se requiere algo más. La aceleración, como la velocidad, es una cantidad vectorial. Esto significa que también debe especificar la dirección del movimiento. Esto podría ser un punto de la brújula, como norte y este, o una descripción simple como derecha o izquierda o arriba o abajo, según la pregunta. Además, la aceleración puede ser positiva o negativa. Si un automóvil, por ejemplo, viaja en línea recta y su velocidad aumenta, la aceleración es positiva. Si ese automóvil frena, su aceleración es negativa.
Quiero hacer una pausa aquí para aclarar un par de puntos. Primero, en el uso diario, la aceleración ha llegado a significar aceleración. Si presiona el acelerador de su automóvil, la velocidad del automóvil aumenta. Sin embargo, la aceleración tiene un significado ligeramente diferente en física. La definición menciona específicamente un cambio en la velocidad, no en la velocidad.
Recuerde, la velocidad tiene una dirección adjunta, por lo que si la dirección de viaje cambia, la velocidad cambia, incluso si la velocidad permanece constante. Imagínese configurando el control de crucero en el automóvil a 40 km / h y conduciendo en círculo. La velocidad es constante de 40 km / h, pero la velocidad cambia cada vez que cambia de dirección. Dado que la velocidad está cambiando, puede calcular la aceleración aunque la velocidad sea constante. La aceleración no depende de un cambio de velocidad.
El segundo punto involucra el término desaceleración, comúnmente usado para significar desaceleración. El término desaceleración no se usa comúnmente en física. En cambio, la desaceleración se denomina más a menudo aceleración negativa.
Resolver problemas de aceleración
¿Recuerdas el guepardo de la introducción? Usemos lo que acabamos de aprender sobre la aceleración para calcular la aceleración del guepardo. Sabemos que el guepardo tiene una velocidad inicial de 0 km / h porque está parado, acechando a su presa. Cuando está listo para atacar, puede alcanzar una velocidad de 100 km / h en 3 segundos. Primero, necesitamos convertir kilómetros por hora a metros por segundo.
100 km x 1000 m / km = 100.000 m
1 hora x 60 min / h x 60 seg / min = 3600 segundos
100.000 m / 3600 segundos = 27,8 m / s
El guepardo comienza con una velocidad de 0 m / s porque no se mueve. Empieza a correr hacia el oeste, tras una gacela, y alcanza una velocidad máxima de 27,8 m / s hacia el oeste en 3 segundos.
Aceleración promedio = cambio de velocidad / cambio de tiempo
Aceleración promedio = (27,8 m / s oeste – 0 m / s) / 3 seg = (27,8 m / s oeste) / 3 seg = 9,3 m / s ^ 2 oeste
Esto significa que por cada segundo que corre el guepardo, su velocidad aumenta en 9,3 m / s. Dado que está aumentando su velocidad en una dirección constante (oeste), esta es una aceleración positiva. Se requiere el término direccional oeste porque la aceleración es un vector.
Veamos otro ejemplo. Un conductor que viaja hacia el norte a 90 km / h en una zona con un límite de velocidad de 40 km / h ve a un oficial de policía. Los conductores reducen la velocidad a 35 km / h para evitar recibir una multa por exceso de velocidad. Se necesitan 8 segundos para reducir la velocidad del automóvil a 35 km / h. ¿Qué es la aceleración?
90 km / h = 25 m / s
35 km / h = 9,7 m / s
Aceleración promedio = cambio de velocidad / cambio de tiempo
Aceleración promedio = (9,7 m / s norte – 25 m / s norte) / 8 segundos = -15,3 m / s norte / 8 segundos = -1,9 m / s ^ 2 norte
En este caso, el automóvil está desacelerando, por lo que la aceleración es negativa.
Resumen de la lección
La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto. La aceleración es una cantidad vectorial que requiere tanto una magnitud como una dirección. Además, la aceleración puede ser positiva (si la velocidad del objeto aumenta) o negativa (si la velocidad del objeto disminuye). Recuerde, la aceleración no depende de un cambio de velocidad. La velocidad cambia si cambia la dirección de viaje o la velocidad. Incluso si el objeto se mueve a una velocidad constante, el objeto puede estar acelerando si cambia la dirección de viaje. La ecuación para resolver problemas de aceleración es: aceleración promedio = cambio de velocidad / cambio de tiempo.
Los resultados del aprendizaje
A través de esta lección en video, puede prepararse para:
- Describe qué significa aceleración en física.
- Discernir la diferencia entre aceleración en su relación con la física y el significado ‘cotidiano’ de aceleración.
- Reescribe la fórmula para encontrar la aceleración promedio
- Diferenciar entre aceleración positiva y negativa
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