O movimento é uma das principais características do mundo em que vivemos. Sabe-se da física que todos os corpos e as partículas que os compõem estão em constante movimento no espaço, mesmo em temperaturas de zero absoluto. Neste artigo, consideraremos a definição de aceleração como uma importante característica cinemática do movimento mecânico na física.
De que tamanho estamos falando?
De acordo com a definição, aceleração é uma quantidade que permite descrever quantitativamente o processo de mudança de velocidade com o tempo. Matematicamente, a aceleração é calculada da seguinte forma:
a¯=dv¯/dt.
Esta fórmula para determinar a aceleração descreve o chamado valor instantâneo a¯. Para calcular a aceleração média, você deve calcular a razão entre a diferença de velocidade e um período de tempo mais longo.
O valor a¯ é um vetor. Se a velocidade é direcionada ao longo da tangente à trajetória considerada do corpo, então a aceleração pode serdirigido de forma completamente aleatória. Não tem nada a ver com a trajetória do movimento e com o vetor v¯. No entanto, ambas as características nomeadas do movimento dependem da aceleração. Isso porque, em última análise, é o vetor aceleração que determina a trajetória e a velocidade do corpo.
Para entender para onde a aceleração a¯ é direcionada, deve-se escrever a segunda lei de Newton. Na forma conhecida, fica assim:
F¯=ma¯.
A igualdade diz que dois vetores (F¯ e a¯) estão relacionados entre si através de uma constante numérica (m). Sabe-se pelas propriedades dos vetores que a multiplicação por um número positivo não altera a direção do vetor. Em outras palavras, a aceleração é sempre direcionada para a ação da força total F¯ sobre o corpo.
A quantidade considerada é medida em metros por segundo quadrado. Por exemplo, a força gravitacional da Terra perto de sua superfície confere aos corpos uma aceleração de 9,81 m/s2, ou seja, a velocidade de um corpo em queda livre no espaço sem ar aumenta em 9,81 m/s a cada segundo.
O conceito de movimento uniformemente acelerado
A fórmula para determinar a aceleração no caso geral foi escrita acima. No entanto, na prática muitas vezes é necessário resolver problemas para o chamado movimento uniformemente acelerado. Entende-se como tal movimento de corpos em que sua componente tangencial de aceleração é um valor constante. Ress altamos a importância da constância da tangencial, e não da componente normal da aceleração.
A aceleração total do corpo no processo de movimento curvilíneo pode ser representada como duas componentes. A componente tangencial descreve a mudança no módulo de velocidade. A componente normal é sempre direcionada perpendicularmente à trajetória. Ele não altera o módulo de velocidade, mas altera seu vetor.
Abaixo, abordaremos a questão sobre o componente de aceleração com mais detalhes.
Movimento uniformemente acelerado em linha reta
Como o vetor velocidade não muda ao se mover em linha reta do corpo, a aceleração normal é zero. Isso significa que a aceleração total é formada exclusivamente pela componente tangencial. A definição da aceleração durante o movimento uniformemente acelerado é realizada de acordo com as seguintes fórmulas:
a=(v - v0)/t;
a=2S/t2;
a=2(S-v0t)/t2.
Estas três equações são as expressões básicas da cinemática. Aqui v0 é a velocidade que o corpo tinha antes da aceleração. Chama-se inicial. O valor S é o caminho percorrido pelo corpo ao longo de uma trajetória reta durante o tempo t.
Qualquer que seja o valor do tempo t que substituirmos em qualquer uma dessas equações, obteremos sempre a mesma aceleração a, pois ela não muda durante o tipo de movimento considerado.
Rotação rápida
Movimentar-se em círculos com aceleração é um tipo de movimento bastante comum na tecnologia. Para entender isso, basta lembrar a rotação dos eixos,discos, rodas, rolamentos. Para determinar a aceleração de um corpo durante o movimento uniformemente acelerado em um círculo, muitas vezes não são usadas quantidades lineares, mas angulares. A aceleração angular, por exemplo, é definida da seguinte forma:
α=dω/dt.
O valor de α é expresso em radianos para cada segundo ao quadrado. Esta aceleração com a componente tangencial da grandeza a está relacionada da seguinte forma:
α=at/r.
Como α é constante durante a rotação uniformemente acelerada, a aceleração tangencial at aumenta em proporção direta com o aumento do raio de rotação r.
Se α=0, então há apenas aceleração normal diferente de zero durante a rotação. No entanto, esse movimento é chamado de rotação uniformemente variável ou uniforme, não uniformemente acelerado.
