Si alguna vez ha visto otro automóvil pasar a toda velocidad por delante de su automóvil después de una luz roja, entonces ha experimentado la diferencia en la aceleración de primera mano. La aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad de un objeto a medida que se mueve. Puede calcular la aceleración, expresada en metros por segundo por segundo, en función del tiempo que tarda un objeto en cambiar su velocidad o en función de la fuerza ejercida sobre el objeto.
Paso
Método 1 de 3: Cálculo de la aceleración a partir de la fuerza
Paso 1. Comprender la segunda ley de movimiento de Newton
La segunda ley del movimiento de Newton establece que cuando la fuerza ejercida sobre un objeto no está equilibrada, el objeto se acelerará. Esta aceleración está determinada por la fuerza resultante sobre el objeto, así como por la masa del objeto en sí. La aceleración se puede calcular si se conocen la fuerza ejercida sobre un objeto y la masa del objeto.
- Las leyes de Newton se pueden traducir en ecuaciones. Fneto = m x a, con Fneto Expresa la fuerza resultante sobre el objeto, m la masa del objeto y a la aceleración sobre el objeto.
- Utilice unidades métricas cuando utilice esta ecuación. Utilice el kilogramo (kg) como unidad de masa, Newton (N) como unidad de fuerza y metros por segundo al cuadrado (m / s2) para expresar aceleración.
Paso 2. Determine la masa del objeto
Para averiguar la masa de un objeto, puede pesarlo en una balanza y registrar su peso en gramos. Si el objeto que tiene es muy grande, es posible que necesite una referencia para averiguar su masa. Los objetos grandes suelen tener un peso en kilogramos (kg).
Debe convertir las unidades de masa a kilogramos para continuar con los cálculos con esta ecuación. Si la masa de su objeto se expresa en gramos, solo necesita dividir ese valor por 1000 para convertirlo a kilogramos
Paso 3. Calcule la fuerza resultante sobre el objeto
La fuerza resultante es una fuerza desequilibrada. Si hay dos fuerzas opuestas entre sí, y una de ellas es mayor que la otra, la resultante de las dos fuerzas será la misma que la dirección de la fuerza mayor. La aceleración ocurre cuando un objeto experimenta una fuerza desequilibrada, de modo que su velocidad cambia para acercarse a la fuerza que lo tira o empuja.
- Por ejemplo: digamos que tú y tu hermana están jugando al tira y afloja. Tiras de la cuerda hacia la izquierda con una fuerza de 5 Newtons, mientras que tu hermano tira de la cuerda en la dirección opuesta con una fuerza de 7 Newtons. La fuerza resultante en la cuerda es de 2 Newtons hacia la izquierda, hacia tu hermano.
- Para comprender mejor las unidades, comprenda que 1 Newton (1 N) es igual a 1 kilogramo-metro / segundo al cuadrado (kg-m / s2).
Paso 4. Cambie la ecuación F = ma para resolver el problema de aceleración
Puede cambiar el orden de la fórmula para calcular la aceleración, dividiendo ambos lados de la ecuación por la masa, de modo que obtenga la ecuación: a = F / m. Para encontrar la aceleración, solo necesita dividir la fuerza por la masa del objeto que la experimenta.
- La fuerza es directamente proporcional a la aceleración, lo que significa que cuanto mayor sea la fuerza experimentada por un objeto, la aceleración será aún mayor.
- La masa es inversamente proporcional a la aceleración, lo que significa que, cuanta más masa tenga un objeto, menos aceleración tendrá.
Paso 5. Usa la fórmula para resolver el problema de aceleración
La aceleración es igual a la fuerza resultante sobre un objeto dividida por su masa. Una vez que haya escrito las variables conocidas, haga la división para encontrar la aceleración del objeto.
- Por ejemplo: se ejerce una fuerza de 10 Newtons en la misma dirección sobre un objeto de 2 kg de masa. ¿Qué es la aceleración?
- a = F / m = 10/2 = 5 m / s2
Método 2 de 3: cálculo de la aceleración promedio de dos velocidades
Paso 1. Determine la ecuación para la aceleración promedio
Puede calcular la aceleración promedio de un objeto durante un cierto período de tiempo en función de su velocidad (la velocidad del objeto en una determinada dirección), antes y después de ese período de tiempo. Para calcularlo, necesita conocer la ecuación para calcular la aceleración: a = v / t donde a representa la aceleración, v el cambio de velocidad y t el tiempo que se tarda en cambiar la velocidad del objeto.
- La unidad de aceleración es metros por segundo por segundo, om / s2.
- La aceleración es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene magnitud y dirección. La magnitud de la aceleración es la cantidad total, mientras que su dirección está determinada por la dirección en la que se mueve el objeto. Si el objeto se ralentiza, la aceleración será negativa.
Paso 2. Comprenda las variables
Puede determinar v y t mediante cálculos adicionales: v = vF - vI y t = tF - tI con vF representa la velocidad final, vI velocidad inicial, tF hora de finalización, ytI tiempo inicial.
- Dado que la aceleración tiene una dirección, siempre debe reducir la velocidad final a la velocidad inicial. Si lo invierte, la dirección de aceleración que obtendrá será incorrecta.
- A menos que se indique lo contrario en el problema, el tiempo inicial que se mueve el objeto suele ser de 0 segundos.
Paso 3. Usa la fórmula para encontrar la aceleración
Primero, escribe tu ecuación junto con todas las variables conocidas. La ecuación es a = v / t = (vF - vI) / (tF - tI). Reste la velocidad final por la velocidad inicial, luego divida el resultado por el intervalo de tiempo. El resultado es la aceleración promedio del objeto durante ese lapso de tiempo.
- Si la velocidad final del objeto es menor que su velocidad inicial, la aceleración será negativa, lo que significa que el objeto está desacelerando.
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Ejemplo 1: la velocidad de un coche de carreras aumenta constantemente de 18,5 m / sa 46,1 m / s en 2,47 segundos. ¿Cuál es la aceleración promedio?
- Escribe la ecuación: a = v / t = (vF - vI) / (tF - tI)
- Anote las variables conocidas: vF = 46, 1 m / s, vI = 18,5 m / s, tF = 2, 47 s, tI = 0 s.
- Resuelve la ecuación: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 metros / segundo2.
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Ejemplo 2: un ciclista se detiene a 22,4 m / s después de 2,55 segundos de pisar el freno. Determine la desaceleración.
- Escribe la ecuación: a = v / t = (vF - vI) / (tF - tI)
- Anote las variables conocidas: vF = 0 m / s, vI = 22,4 m / s, tF = 2,55 s, tI = 0 s.
- Resuelve la ecuación: a = (0 - 22, 4) / 2, 55 = -8, 78 metros / segundo2.
Método 3 de 3: Volver a comprobar las respuestas
Paso 1. Dirección de aceleración
El concepto de aceleración en física no siempre es el mismo que se usa en la vida cotidiana. Cada aceleración tiene una dirección, generalmente indicada por un símbolo positivo si va hacia arriba o hacia la derecha, o negativo si va hacia abajo o hacia la izquierda. Verifique si su respuesta tiene sentido según las instrucciones a continuación:
| Movimiento del coche | Cambio de velocidad del coche | Dirección de aceleración |
|---|---|---|
| Mover a la derecha (+) presionar el pedal del acelerador | + → ++ (más rápido) | positivo |
| Mover a la derecha (+) presione el freno | ++ → + (menos positivo) | negativo |
| Mover a la izquierda (-) presionar el pedal del acelerador | - → - (más negativo) | negativo |
| Mover a la izquierda (-) presione el freno | - → - (menos negativo) | positivo |
| Moviéndose a una velocidad constante | sigue siendo el mismo | la aceleración es cero |
Paso 2. Dirección de estilo
Recuerde, una fuerza solo causa una aceleración "en la dirección de la fuerza". Algunas preguntas pueden engañarlo con puntuaciones que no están relacionadas con la aceleración.
- Problema de ejemplo: un barco de juguete con una masa de 10 kg se mueve con una aceleración hacia el norte de 2 m / s2. El viento empuja el barco hacia el oeste con una fuerza de 100 Newtons. ¿Cuál es la aceleración del barco que se dirige hacia el norte después de ser arrastrado por el viento?
- Respuesta: debido a que la dirección de la fuerza es perpendicular al movimiento del objeto, no tiene ningún efecto sobre los objetos que se mueven en esa dirección. El barco seguirá avanzando hacia el norte con una aceleración de 2 m / s2.
Paso 3. Estilo resultante
Si la fuerza experimentada por un objeto es más de uno, calcule la fuerza resultante de todos ellos antes de calcular la aceleración. El siguiente es un ejemplo de un problema de estilo bidimensional:
- Problema de ejemplo: April está tirando de un contenedor de 400 kg hacia la izquierda con una fuerza de 150 Newtons. Bob se para en el lado izquierdo del contenedor y empuja con una fuerza de 200 Newtons. El viento sopla hacia la izquierda con una fuerza de 10 Newtons. ¿Cuál es la aceleración del contenedor?
- Respuesta: las preguntas anteriores brindan pistas complejas para engañarlo. Dibuja un diagrama y verás una fuerza de 150 Newtons a la derecha, 200 Newtons a la izquierda y 10 Newtons a la izquierda. Si "izquierda" es positivo, la fuerza resultante sobre el objeto es 150 + 200 - 10 = 340 Newtons. Aceleración del objeto = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
