ACCELERAZIONE NEGATIVA: FORMULE, CALCOLI ED ESERCIZI RISOLTI - FISICO - 2024

L' accelerazione negativa si ha quando la variazione o variazione di velocità in un periodo di tempo ha segno negativo. Osserva il cane nell'immagine che si diverte sulla spiaggia. La sabbia rallenta il suo movimento, il che significa che c'è un'accelerazione opposta alla velocità che sta trasportando.

Questa accelerazione può essere considerata negativa, al contrario della velocità, che è dichiarata positiva. Sebbene un'accelerazione negativa non sempre causa una riduzione della velocità.

Il cane si diverte a frenare sulla sabbia. Un'accelerazione di frenata può essere considerata un'accelerazione negativa. Fonte: Pixabay.

In un movimento unidimensionale, la direzione di avanzamento è generalmente considerata positiva, cioè la direzione della velocità. Questo è quanto si è considerato in precedenza: nel cane in figura la direzione positiva è quella che va dalla coda alla testa.

Prima di affondare le zampe nella sabbia, il cane è arrivato con una certa velocità v in avanti, cioè positiva. Quindi la sabbia rallenta fino a quando non si ferma, cioè velocità finale zero.

Supponiamo che tutto ciò sia avvenuto in un periodo di tempo Δt. L'accelerazione durante questo tempo verrà calcolata in questo modo:

Nell'equazione precedente v> 0, Δt> 0 quindi a <0, ovvero accelerazione negativa (a <0). Poiché la direzione della velocità all'inizio è stata presa come positiva, un'accelerazione negativa significa che l'accelerazione punta lontano dalla velocità. Pertanto si conclude che:

Quindi possiamo stabilire che:

• Quando velocità e accelerazione hanno lo stesso segno, indipendentemente da quale segno, la velocità aumenta. In tal caso la velocità diventa più positiva o più negativa, a seconda dei casi.
• Quando la velocità e l'accelerazione hanno segni opposti, la velocità diminuisce.

Formule per il calcolo dell'accelerazione

Indipendentemente dal segno che ha, l'accelerazione media a _m tra gli istanti te t 'è calcolata con la seguente formula:

L'accelerazione media fornisce informazioni globali su come la velocità è cambiata nell'intervallo di tempo considerato. Da parte sua, l'accelerazione istantanea offre il dettaglio di come la velocità cambia in ogni momento. Quindi per un dato istante t, l'accelerazione è calcolata dalla seguente formula:

-Esempio 1

All'istante iniziale t = 0,2 s un oggetto ha una velocità di 3 m / s. Successivamente, all'istante t '= 0,4 s, ha una velocità di 1 m / s. Calcola l'accelerazione media tra i tempi t e t 'e interpreta il risultato.

rispondere

-Esempio 2

All'istante iniziale t = 0,6 s un oggetto ha velocità -1 m / s. Successivamente all'istante t '= 0,8 s ha una velocità di -3 m / s. Calcola l'accelerazione media tra i tempi t e t '. Interpreta il risultato.

rispondere

In conclusione, alla fine dell'intervallo di tempo la velocità è diventata ancora più negativa (-3m / s).

Questo significa che il cellulare rallenta il suo movimento? No. Il segno meno nella velocità significa solo che sta andando all'indietro e più veloce, poiché andando a -3 m / s sta andando più veloce a -1 m / s, la velocità che era all'inizio.

La velocità, che è il modulo della velocità, è aumentata nonostante abbia un'accelerazione negativa. Voglio dire, questo oggetto ha accelerato. Quindi concludiamo:

-Esempio 3-Il vomito verticale

Considera il seguente esempio: un oggetto ha una velocità istantanea data dalla seguente espressione, con tutte le unità nel Sistema Internazionale:

Trova la velocità e l'accelerazione per i tempi 0, 0,5 e 1,0. In ogni caso, indica se l'oggetto sta accelerando o decelerando.

rispondere

La velocità in ciascuno degli istanti indicati si trova sostituendo t direttamente nell'equazione. L'accelerazione si trova derivando l'espressione data in funzione del tempo e quindi valutando il risultato in ciascuno dei momenti dati.

I risultati sono i seguenti:

L'accelerazione è costante e negativa per tutti i movimenti. È ora possibile descrivere cosa è successo al cellulare mentre si muove.

Al tempo t = 0 s il cellulare stava rallentando. Questo segue immediatamente poiché la velocità è positiva e l'accelerazione è negativa.

Nell'istante t = 0,5 s il cellulare si è fermato, almeno momentaneamente era a riposo. Non è impossibile che un cellulare si fermi anche quando è accelerato. L'esempio più palpabile è nel lancio verticale verso l'alto.

I laureati lanciano verticalmente verso i loro berretti. Fonte: Pexels.

Quando un mobile è proiettato verticalmente verso l'alto, riesce a raggiungere un'altezza massima. Se si sceglie la direzione positiva in quel senso, che è quasi sempre quello che si fa, durante il tempo necessario per raggiungere quel punto massimo, il mobile avrà velocità positiva.

Ma la gravità esiste da tutto il tempo. Ed è sempre diretto verticalmente verso il basso, indipendentemente dal fatto che l'oggetto stia salendo o scendendo. Naturalmente riesce a far rallentare gradualmente il cellulare fino a fermarsi per un istante.

Il cellulare inverte immediatamente la velocità e torna a terra. In questo caso la velocità è negativa perché punta anche verso il suolo. Pertanto la gravità fa sì che la velocità aumenti sempre di più.

Il valore dell'accelerazione di gravità è stato stimato a 9,8 m / s ² , che ai fini del calcolo viene arrotondato a 10 m / s ² . L'oggetto nell'esempio potrebbe essere stato lanciato verso l'alto con una velocità iniziale di 5 m / s.

Infine a t = 1.0 s, la velocità del cellulare è negativa. Se è un lancio verticale verso l'alto, in assenza di attrito, significa che sta attraversando nuovamente il punto di partenza, ma questa volta sta andando verso il basso, invece che verso l'alto.

In conclusione, un'accelerazione negativa non significa necessariamente che il cellulare stia rallentando. Al contrario, il cellulare potrebbe andare sempre più veloce. Si tratta di prestare attenzione al fatto che i segni di velocità e accelerazione siano gli stessi o meno.

Riferimenti

1. Walker, J. 2010. Fisica. Quarta edizione. Addison Wesley. 26-30.