En este artículo se explica qué es la aceleración en física. Así pues, encontrarás el significado de la aceleración en física, cómo calcular la aceleración de un cuerpo, ejemplos de aceleraciones y otros conceptos físicos relacionados con la aceleración.
Índice
¿Qué es la aceleración?
La aceleración es una magnitud que indica la variación de la velocidad de un cuerpo por unidad de tiempo. En física, la aceleración se define como el cociente entre el incremento de velocidad y el incremento de tiempo.
La aceleración puede ser debida tanto a un cambio en el módulo de la velocidad como en su dirección. De manera que un cuerpo que está acelerando significa que cada vez se mueve más rápido o que está cambiando de dirección.
Por ejemplo, si la aceleración de un cuerpo móvil es 1 m/s2, significa que el cuerpo irá cada segundo 1 m/s más rápido. De manera que si en el instante t=5 s su velocidad era 3 m/s, en el instante t=6 s tendrá una velocidad de 4 m/s.
Ten en cuenta que la aceleración es una magnitud vectorial, por lo que en física se representa mediante un vector. Esto significa que la aceleración tiene sentido y dirección:
- Si la aceleración tiene la misma dirección y el mismo sentido que la velocidad, el cuerpo cada vez irá más rápido.
- Si la aceleración tiene la misma dirección que la velocidad pero sus sentidos son opuestos, el cuerpo cada vez irá más lento hasta llegar a frenar o incluso ir hacia atrás.
- Si la aceleración tiene una dirección diferente a la velocidad, el cuerpo cambiará su dirección.
Generalmente, en física el símbolo de la aceleración es la letra a.
Fórmula de la aceleración
La aceleración es igual a la variación de la velocidad (Δv) partido por la variación en el tiempo (Δt). Por lo tanto, en física para calcular la aceleración de un cuerpo se debe dividir la diferencia entre la velocidad final y la inicial por la diferencia entre el instante de tiempo final y el inicial (a=Δv/Δt).
De modo que la fórmula para calcular la aceleración en física es la siguiente:
Donde:
es la aceleración.
es el incremento de velocidad.
es la variación del tiempo.
es la velocidad final.
es la velocidad inicial.
es el instante de tiempo final.
es el instante de tiempo inicial.
La aceleración se expresa en unidades de velocidad dividido por unidades de tiempo. Por lo tanto, la unidad de la aceleración en el Sistema Internacional (SI) es el metro partido por segundo al cuadrado (m/s2).
El valor de la aceleración de un cuerpo móvil se debe interpretar de la siguiente manera:
- a>0: si la aceleración es positiva, significa que la velocidad aumenta en el tiempo.
- a<0: si la aceleración es negativa, significa que la velocidad disminuye en el tiempo.
- a=0: si la aceleración es nula, significa que la velocidad es constante en el tiempo.
Ejemplos de aceleración
Ahora que ya sabemos la definición de la aceleración y cuál es su fórmula, vamos a ver varios ejemplos de valores de aceleraciones en la vida cotidiana para asimilar mejor el concepto.
- Aceleración de un ascensor con pasajeros: 1 m/s2
- Aceleración de un ciclista: 1,7 m/s2
- Aceleración de un automóvil de carreras: 8-9 m/s2
- Aceleración de la gravedad: 9,81 m/s2
- Aceleración del frenado al abrir un paracaídas: 30 m/s2
- Aceleración del lanzamiento de una nave espacial: 40-60 m/s2
- Aceleración del pistón de un motor de combustión interna: 300 m/s2
Aceleración media y aceleración instantánea
En este apartado veremos cuál es la diferencia entre la aceleración media y la aceleración instantánea, pues son dos tipos de aceleración diferentes que se usan frecuentemente en física.
La aceleración media es la aceleración a la que un cuerpo móvil hubiera hecho un desplazamiento si se hubiera desplazado con una aceleración constante durante todo el trayecto. La aceleración media se calcula dividiendo la variación de la velocidad entre el intervalo de tiempo transcurrido.
Por otro lado, la aceleración instantánea es la aceleración que tiene un cuerpo en un instante de tiempo específico, de modo que la aceleración instantánea de un cuerpo puede cambiar en cada instante de tempo. Matemáticamente, la aceleración instantánea se define como el límite de la aceleración media cuando el intervalo de tiempo tiende a cero:
Componentes intrínsecas de la aceleración
A continuación veremos cuáles son las componentes intrínsecas de la aceleración y para qué sirve cada una de estas componentes vectoriales.
La aceleración está formada por dos componentes intrínsecas: la aceleración tangencial (at) y la aceleración normal (ac).
- Aceleración tangencial (o aceleración lineal): es la componente de la aceleración que modifica el módulo de la velocidad. La aceleración tangencial es tangente a la trayectoria del cuerpo móvil.
- Aceleración centrípeta (o aceleración normal): es la componente de la aceleración que modifica la dirección de la velocidad. La aceleración centrípeta es perpendicular a la velocidad del cuerpo móvil.
➤ Ver: Aceleración centrípeta (o aceleración normal)
Así pues, el módulo de la aceleración es equivalente a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de sus componentes intrínsecas:
Por ejemplo, un cuerpo que describe un movimiento circular no uniforme tiene tanto aceleración tangencial como aceleración centrípeta, ya que su velocidad cambia de módulo y de dirección.
Aceleración y fuerza
Por último, veremos cuál es la relación entre la aceleración y la fuerza, ya que son dos conceptos físicos que están relacionados matemáticamente.
La fuera aplicada sobre un cuerpo es igual a la masa del cuerpo multiplicado por la aceleración que experimenta dicho cuerpo.
En definitiva, la fuerza y la aceleración tienen una relación directamente proporcional. De manera que cuanto mayor sea la aceleración de un cuerpo, significa que mayor es la fuerza que se ha aplicado sobre él.
