Aceleración
La aceleración es una magnitud fundamental en la cinemática y la física, y tiene varias aplicaciones importantes en estas áreas.
La aceleración se utiliza para describir cómo cambia la velocidad de un objeto en un intervalo de tiempo determinado. Esto es útil para analizar y entender el movimiento de los objetos, ya sea en movimiento rectilíneo uniforme, en movimiento acelerado, o en movimiento en trayectorias curvas.
Índice
Definición de aceleración
La aceleración es una magnitud vectorial que describe la tasa de cambio de la velocidad de un objeto en un intervalo de tiempo determinado. Es decir, la aceleración mide la rapidez con que un objeto varía su velocidad en el tiempo.
La aceleración es un término que representa la cantidad en que varía la velocidad de un cuerpo en intervalos de tiempo. Mientras la velocidad indica la variación del desplazamiento respecto al tiempo, la aceleración indica la variación de la velocidad respecto al tiempo.
La aceleración puede ser positiva o negativa, dependiendo de si el objeto está acelerando o desacelerando.
- Si la aceleración es positiva, el objeto está acelerando en la dirección del movimiento.
- Si la aceleración es negativa, el objeto está desacelerando o acelerando en dirección contraria al movimiento.
- Si la aceleración es cero, la velocidad del objeto no está cambiando, es decir, está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.
Es importante destacar que la aceleración también puede cambiar en función del tiempo, lo que se conoce como aceleración variable. La aceleración variable puede ser el resultado de cambios en la dirección o la magnitud de la velocidad del objeto, o de ambos factores a la vez.
Como la aceleración es la velocidad entre el tiempo, es decir, es la división de un vector entre un escalar, se puede afirmar que la aceleración es una magnitud vectorial y tiene unidades de medida de longitud entre tiempo al cuadrado (m/s2, km/h2, ft/s2, etc.).
Las únicas maneras de que exista aceleración en un cuerpo son:
- Que la velocidad del cuerpo no sea constante y varíe en el tiempo.
- Que el cuerpo realice una trayectoria que implique cambiar la dirección del movimiento. Por ejemplo, ir en línea recta y luego hacer una curva.
- Que la velocidad del cuerpo varíe en el tiempo (es decir, no sea constante) y que cambie la dirección del movimiento.
Ejemplo de aceleración
Aceleración positiva (acelerando)
Un automóvil acelera desde el reposo en una intersección. Supongamos que el semáforo se pone en verde y el conductor presiona el pedal del acelerador para mover el automóvil. En este caso, el automóvil experimenta una aceleración positiva, ya que su velocidad aumenta con el tiempo.
Si suponemos que el automóvil se acelera a una tasa constante de 4 metros por segundo al cuadrado, su velocidad aumentará en 4 metros por segundo cada segundo. Por lo tanto, después de 1 segundo, la velocidad del automóvil será de 4 metros por segundo; después de 2 segundos, la velocidad del automóvil será de 8 metros por segundo; y así sucesivamente.
Durante todo este tiempo, el automóvil está experimentando una aceleración constante de 4 metros por segundo al cuadrado. Si se grafica la velocidad del automóvil en función del tiempo, la gráfica será una línea recta con una pendiente positiva. La pendiente de la gráfica es igual a la aceleración del automóvil.
Si se grafica la aceleración en función del tiempo, la gráfica será una línea recta horizontal con una magnitud de 4 sobre el eje positivo vertical de aceleración.
Aceleración nula (aceleración cero)
Ahora supongamos que el mismo automóvil llega a una velocidad de 28 m/s y a partir de ahí comienza un movimiento uniforme (con velocidad constante) durante los próximos 5 segundos. En este caso, el automóvil experimenta una aceleración nula, o simplemente se puede decir que no experimenta aceleración.
Desde el segundo 1 hasta el segundo 5 de este tramo de movimiento el automóvil mantiene una velocidad de 28 m/s.
Durante todo este tiempo, el automóvil está experimentando una velocidad constante de 28 metros por segundo y su aceleración será de 0 metros por segundo al cuadrado. Si se grafica la velocidad del automóvil en función del tiempo, la gráfica será una línea recta totalmente horizontal y su pendiente de recta es igual a cero.
Si se grafica la aceleración en función del tiempo, la gráfica será una línea horizontal sobre el eje del tiempo.
Aceleración negativa (desacelerando)
Siguiendo los ejemplos anteriores, supongamos que el automóvil después de terminar el tramo con 28 metros entre segundos, comienza a pisar el pedal del freno para desacelerar el automóvil. En este caso, el automóvil experimenta una aceleración negativa, ya que su velocidad disminuye con el tiempo.
Si suponemos que el automóvil desacelera a una tasa constante de 7 metros por segundo al cuadrado, su velocidad disminuirá en 7 metros por segundo cada segundo. Por lo tanto, después de 1 segundo, la velocidad del automóvil será de 21 metros por segundo; después de 2 segundos, la velocidad del automóvil será de 14 metros por segundo; y así sucesivamente hasta llegar a cero después de 4 segundos.
Durante todo este tiempo, el automóvil está experimentando una desaceleración constante de 7 metros por segundo al cuadrado. Si se grafica la velocidad del automóvil en función del tiempo, la gráfica será una línea recta con una pendiente negativa. La pendiente de la gráfica es igual a la aceleración del automóvil.
Si se grafica la aceleración en función del tiempo, la gráfica será una línea recta horizontal con una magnitud de 4 sobre el eje negativo vertical de aceleración.
Fórmula de aceleración
La aceleración se puede calcular por medio de la siguiente fórmula:
a = Aceleración
ΔV = velocidad
Vf = Velocidad final
Vo = Velocidad inicial
Δt = Intervalo de tiempo en que la velocidad cambia de una cantidad a otra
tf = Tiempo final del movimiento
to = Tiempo inicial del movimiento