Aceleración: definición, fórmula y ejemplos

Aceleración en la vida real

¿Sabías que un jet puede viajar a la velocidad del sonido y no acelerar? Si bien la velocidad del sonido es extremadamente rápida, la aceleración ocurre solo si el chorro aumenta o disminuye la velocidad. Echemos un vistazo a un ejemplo rápido para comprender la diferencia entre velocidad y aceleración.

Cuando despego en mi coche, acelero hasta alcanzar mi velocidad máxima. Dejo de acelerar cuando obtengo una velocidad constante. La ley establece que puedo conducir a una velocidad máxima de 65 millas por hora en una carretera en Oregon. La ley no restringe mi aceleración. Si piso el acelerador, es posible que pueda alcanzar 65 millas por hora en aproximadamente 7 segundos. Si uso mi minivan con suavidad, me llevará más cerca de 14 segundos alcanzar la misma velocidad.

Un automóvil experimenta una aceleración al incorporarse a una carretera.

Al pisar el acelerador, disminuyo el tiempo que lleva cambiar mi velocidad de 0 a 65 millas por hora. En otras palabras, mi aceleración es mayor. Todo el tiempo que mi velocidad aumenta de 0 a 65 millas por hora, estoy acelerando. En el momento en que alcance 65 millas por hora y suelto el acelerador para mantener una velocidad constante, ya no estoy acelerando.

Definición de aceleración

Antes de que podamos hablar de aceleración, debemos comprender la velocidad , que es la velocidad a la que un objeto se mueve de un lugar a otro. La velocidad es una cantidad vectorial , lo que significa que tiene una magnitud, llamada velocidad, y una dirección.

Si estuviera en mi automóvil viajando a 30 millas por hora hacia el norte, la magnitud de mi velocidad, o rapidez, sería de 30 millas por hora y mi dirección sería el norte. Si cambiaba mi velocidad o si cambiaba mi dirección, entonces experimentaría un cambio en mi velocidad. Aquí es donde entra en juego la aceleración.

La aceleración , también una cantidad vectorial, es la tasa a la que un objeto cambia su velocidad. La forma más obvia de acelerar sería cambiar mi velocidad de, digamos, 30 millas por hora a 40 millas por hora. Sin embargo, también experimentaría una aceleración si cambiara de dirección sin cambiar mi velocidad, como conducir en una curva en la carretera a una velocidad constante de 30 millas por hora. En una curva grande donde mi dirección cambiaba lentamente, experimentaba una aceleración menor que si diera un giro brusco, ya que mi dirección cambiaría más rápidamente. Podemos sentir la diferencia de aceleración cuando damos la vuelta a una esquina en un automóvil como una sensación de que nos están tirando o empujando hacia un lado o hacia el otro.

Un automóvil que conduce a una velocidad constante de 30 mph en una curva cerrada experimentará una mayor aceleración que un automóvil que conduce a una curva gradual a la misma velocidad.

Ejemplo de aceleración

Piense en una persona en bicicleta. Digamos que parten del reposo y alcanzan una velocidad de 10 metros por segundo en 1 segundo, 15 metros por segundo en 2 segundos y 18 metros por segundo en 3 segundos. Sabemos que la bicicleta aceleró durante los 3 segundos completos ya que la velocidad siguió aumentando, pero ¿fue la aceleración la misma para cada período de tiempo? Para averiguarlo, necesitaremos usar el cambio de velocidad durante cada período de tiempo para calcular la aceleración promedio.

Un ciclista empieza a acelerar en una carretera de montaña con curvas.

Cálculo de la aceleración promedio

Ahora que entendemos el concepto de aceleración, la fórmula para calcular la aceleración tendrá sentido y será más fácil de recordar. La aceleración promedio de un objeto se puede calcular usando la siguiente ecuación:

a = (vf – vi) / (tf – ti)

donde, a = aceleración promedio, vf = velocidad final, vi = velocidad inicial, tf = tiempo final y ti = tiempo inicial. En otras palabras, la aceleración es igual al cambio de velocidad dividido por el cambio de tiempo. Conectemos algunos números de nuestro ejemplo de bicicleta. Podemos calcular la aceleración media de la moto durante el primer segundo.

Recuerde la fórmula para la aceleración a = (vf – vi) / (tf – ti)

a = (10 m / seg – 0 m / seg) / (1 seg – 0 seg)
a = (10 m / seg) / (1 seg)
a = 10 (m / seg) / seg
a = 10 m / ( seg * seg)
a = 10 m / seg ^ 2

Ahora, calculemos la aceleración promedio durante el siguiente segundo.

a = (15 m / seg – 10 m / seg) / (2 seg – 1 seg)
a = (5 m / seg) / (1 seg)
a = (5 m / seg) / seg
a = 5 m / ( seg * seg)
a = 5 m / seg ^ 2

Y finalmente, calcularemos la aceleración media durante el tercer segundo.

a = (18 m / seg – 15 m / seg) / (3 seg – 2 seg)
a = (3 m / seg) / (1 seg)
a = 3 (m / seg) / seg
a = 3 m / ( seg * seg)
a = 3 m / seg ^ 2

Como puede ver, la aceleración fue diferente en cada período de tiempo. En el primer período entre el inicio y 1 segundo, la aceleración fue la más alta y la velocidad cambió más. En el tercer segundo, nuestro ciclista se estaba cansando y tenía la aceleración más baja, lo que resultó en el cambio más pequeño en la velocidad.

Las unidades de aceleración son distancia / tiempo ^ 2. Por ejemplo, m / seg ^ 2 o millas / hora ^ 2. Dado que la aceleración es el cambio en la velocidad durante un período de tiempo, las unidades de aceleración se pueden expresar como unidades de velocidad divididas por unidades de tiempo; por ejemplo, (m / seg) / seg , que se puede simplificar a m / seg ^ 2 .

Resumen de la lección

En resumen, la aceleración es la tasa a la que un objeto cambia su velocidad. La velocidad es la velocidad a la que un objeto se mueve de un lugar a otro. En pocas palabras, un objeto acelera si su velocidad cambia. Tanto la aceleración como la velocidad son cantidades vectoriales, ya que se describen completamente con magnitud y dirección. La aceleración promedio de un objeto se puede calcular usando la siguiente ecuación:

a = (vf – vi) / (tf – ti)

donde a = aceleración promedio, vf = velocidad final, vi = velocidad inicial, tf = tiempo final y ti = tiempo inicial. Las unidades de aceleración son distancia / tiempo ^ 2; por ejemplo, m / seg ^ 2.

Los resultados del aprendizaje

Tendrá la capacidad de hacer lo siguiente después de esta lección:

• Definir aceleración, velocidad y cantidad vectorial.
• Explica la diferencia entre velocidad y aceleración.
• Identificar la fórmula para calcular la aceleración promedio de un objeto y las unidades de aceleración.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador