ACCELERAZIONE MEDIA: COME VIENE CALCOLATA ED ESERCIZI RISOLTI - FISICO - 2024

L' accelerazione media in _m è la grandezza che descrive la variazione della velocità di una particella nel corso del tempo. È importante, perché mostra le variazioni che il movimento sperimenta.

Per esprimere questa grandezza in termini matematici, è necessario considerare due velocità e due istanti di tempo, che sono rispettivamente indicati come v ₁ e v ₂ , e t ₁ e t ₂ .

L'accelerazione media è un parametro cinematico molto importante. Fonte: Pixabay.

Combinando i valori secondo la definizione offerta, si otterrà la seguente espressione:

Nel sistema internazionale SI le unità per un _m saranno m / s ² , sebbene lo faranno altre unità che coinvolgono la lunghezza per unità di tempo al quadrato.

Ad esempio, c'è il km / h che legge "chilometro all'ora e al secondo". Notare che l'unità di tempo appare due volte. Pensando a un cellulare che si muove lungo una linea retta, significa che per ogni secondo trascorso, il cellulare aumenta la sua velocità di 1 km / h. Oppure lo diminuisce di 1 km / h per ogni secondo che passa.

Accelerazione, velocità e velocità

Sebbene l'accelerazione sia associata ad un aumento della velocità, la verità è che osservando attentamente la definizione, si scopre che qualsiasi variazione di velocità implica l'esistenza di un'accelerazione.

E la velocità non cambia necessariamente sempre di grandezza. Può accadere che il cellulare cambi solo direzione e mantenga la sua velocità costante. C'è ancora un'accelerazione responsabile di questo cambiamento.

Un esempio di ciò è un'auto che fa una curva con una velocità costante di 60 km / h. Il veicolo è soggetto ad accelerazione, che è responsabile del cambiamento della direzione della velocità in modo che l'auto segua la curva. Il conducente lo applica utilizzando il volante.

Tale accelerazione è diretta verso il centro del percorso curvo, per evitare che l'auto si allontani. Riceve il nome di accelerazione radiale o normale . Se l'accelerazione radiale venisse improvvisamente annullata, l'auto non potrebbe più continuare a girare in curva e continuerebbe in linea retta.

Un'auto che viaggia lungo una curva è un esempio di movimento in due dimensioni, mentre quando viaggia in linea retta, il suo movimento è unidimensionale. In questo caso, l'unico effetto dell'accelerazione è quello di cambiare la velocità dell'auto.

Questa accelerazione è chiamata accelerazione tangenziale . Non è esclusivo del movimento unidimensionale. L'auto che percorre la curva a 60 km / h potrebbe allo stesso tempo accelerare fino a 70 km / h mentre la prende. In questo caso il guidatore deve utilizzare sia il volante che il pedale dell'acceleratore.

Se consideriamo un moto unidimensionale, l'accelerazione media ha un'interpretazione geometrica simile a quella della velocità media, come la pendenza della retta secante che interseca la curva nei punti P e Q del grafico velocità in funzione del tempo.

Questo può essere visto nella figura seguente:

Interpretazione geometrica dell'accelerazione media. Fonte: Fonte: す じ に く シ チ ュ ー.

Come viene calcolata l'accelerazione media

Vediamo alcuni esempi per calcolare l'accelerazione media in varie situazioni:

I) Ad un certo istante di tempo, un mobile che si muove lungo una linea retta ha una velocità di + 25 km / he 120 secondi dopo ne ha un'altra di -10 km / h. Qual è stata l'accelerazione media?

rispondere

Poiché il movimento è unidimensionale, si può fare a meno della notazione vettoriale, nel qual caso:

v _o = +25 km / h = +6,94 m / s

v _f = -10 km / h = - 2,78 m / s

Δt = 120 s

Ogni volta che hai un esercizio con grandezze miste come questo, in cui ci sono ore e secondi, è necessario trasferire tutti i valori alle stesse unità.

Poiché si tratta di un movimento unidimensionale, la notazione vettoriale è stata eliminata.

II) Un ciclista viaggia verso est a una velocità di 2,6 m / se 5 minuti dopo va a sud a 1,8 m / s. Trova la sua accelerazione media.

rispondere

Il movimento non è unidimensionale, quindi viene utilizzata la notazione vettoriale. L'unità vettori i e j indicano le direzioni insieme con la seguente convenzione di segno, agevolare il calcolo:

• Nord: + j
• Sud: - j
• Est: + i
• Ovest: - i

v ₂ = - 1,8 j m / s

v ₁ = + 2,6 io m / s

Δt = 5 minuti = 300 secondi

v _f = v ₀ + at = gt (v ₀ = 0)

Dove a = g = 9,8 m / s ²

Esercizio risolto

Un oggetto è caduto da un'altezza sufficiente. Trova la velocità dopo 1,25 secondi.

rispondere

v _o = 0, poiché l'oggetto è caduto, allora:

v _f = gt = 9,8 x 1,25 m / s = 12,25 m / s, diretto verticalmente verso il suolo. (La direzione verticale verso il basso è stata considerata positiva).

Quando l'oggetto si avvicina al suolo, la sua velocità aumenta di 9,8 m / s per ogni secondo trascorso. La massa dell'oggetto non è coinvolta. Due oggetti diversi, lasciati cadere dalla stessa altezza e allo stesso tempo, sviluppano la stessa velocità con cui cadono.

Riferimenti

1. Giancoli, D. Physics. Principi con applicazioni. Sesta edizione. Prentice Hall. 21- 35.
2. Resnick, R. (1999). Fisico. Volume 1. Terza edizione in spagnolo. Messico. Compañía Editorial Continental SA de CV 20-34.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. 7 ^ma . Edizione. Messico. Cengage Learning Editors. 21-39.