Questo articolo spiega cos’è l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale) in fisica. Allo stesso modo, scoprirai come calcolare l’accelerazione centripeta e un esercizio risolto per comprendere meglio il concetto.
Cos’è l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale)?
L’accelerazione centripeta , detta anche accelerazione normale o accelerazione radiale , è l’accelerazione che provoca il cambiamento nella direzione della velocità di un corpo che descrive un movimento circolare. L’accelerazione centripeta è perpendicolare alla velocità del corpo in movimento e punta verso il centro del movimento circolare.
Pertanto, l’accelerazione centripeta è la componente vettoriale dell’accelerazione di un corpo in movimento che provoca il movimento circolare. Perché se il corpo non avesse l’accelerazione centripeta, continuerebbe in linea retta e quindi non ruoterebbe.
In generale, l’accelerazione centripeta è rappresentata dal simbolo ac , sebbene si possa utilizzare anche il simbolo an (per l’accelerazione normale) o at (per l’accelerazione radiale).
L’accelerazione tangenziale ( at ) e l’accelerazione centripeta (a c ) sono le due componenti vettoriali dell’accelerazione di un mobile che descrive un movimento circolare non uniforme. L’accelerazione tangenziale è tangente al percorso del movimento circolare, mentre l’accelerazione centripeta punta verso il centro del percorso circolare. Di seguito vedremo nel dettaglio quali sono le differenze tra accelerazione tangenziale e accelerazione centripeta.
In breve, se un corpo descrive un movimento circolare, ciò significa che ha un’accelerazione centripeta, poiché è la componente dell’accelerazione che cambia la direzione della velocità e, quindi, la causa del corpo che descrive un movimento curvilineo.
Formula dell’accelerazione centripeta
Nel moto circolare uniforme, l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale) è uguale al quadrato della velocità tangenziale diviso per il raggio della traiettoria. L’accelerazione centripeta può anche essere calcolata moltiplicando il quadrato della velocità angolare per il raggio della traiettoria.
Pertanto, la formula per calcolare l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale) è:
Oro:
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è l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale).
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è la velocità tangenziale .
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è il raggio del percorso del movimento circolare.
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è la velocità angolare .
L’accelerazione centripeta (o accelerazione normale) è espressa in unità di lunghezza divise per unità di tempo al quadrato. Pertanto, l’unità di accelerazione centripeta nel Sistema Internazionale (SI) è il metro diviso per secondo quadrato (m/s 2 ).
Esempio di calcolo dell’accelerazione centripeta
Ora che conosciamo la definizione di accelerazione centripeta e qual è la sua formula, vediamo un esempio concreto di come si calcola questo tipo di accelerazione.
- Un mobile descrive un moto circolare uniforme con velocità angolare di 2 rad/s e raggio di curvatura di 6 m. Qual è l’accelerazione centripeta del mobile?
Per trovare l’accelerazione centripeta, dobbiamo utilizzare la formula spiegata nella sezione precedente:
Quindi inseriamo i dati nella formula e calcoliamo l’accelerazione centripeta:
accelerazione centripeta e accelerazione tangenziale
In questa sezione vedremo la differenza tra accelerazione centripeta e accelerazione tangenziale, poiché sono le due componenti intrinseche dell’accelerazione di un corpo che compie un movimento circolare.
L’accelerazione tangenziale è l’accelerazione tangente alla traiettoria di un moto circolare ed è la causa della variazione della velocità tangenziale di un corpo che compie un moto circolare.
La differenza tra l’accelerazione centripeta e l’accelerazione tangenziale è che l’accelerazione centripeta cambia la direzione della velocità del corpo in movimento che descrive un movimento circolare, mentre l’accelerazione tangenziale cambia l’entità della velocità in movimento. .
Inoltre, l’accelerazione tangenziale è tangente al percorso circolare, tuttavia l’accelerazione centripeta punta verso il centro del percorso circolare. L’accelerazione centripeta e l’accelerazione tangenziale sono quindi perpendicolari.
Tieni presente che nel moto circolare uniforme il mobile ha accelerazione centripeta, poiché cambia direzione, però non ha accelerazione tangenziale, poiché la velocità angolare è costante e quindi anche l’ampiezza della velocità tangenziale è costante.
Accelerazione centripeta e forza centripeta
La forza centripeta è la forza che agisce su un corpo che segue un movimento circolare ed è diretta verso il centro della traiettoria circolare. La forza centripeta è quindi la forza che fa cambiare direzione al corpo e descrive un movimento curvilineo.
La forza centripeta si calcola dall’accelerazione centripeta, più precisamente, il modulo della forza centripeta è equivalente all’accelerazione centripeta moltiplicata per la massa del corpo in movimento.
Oro:
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è la forza centripeta.
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è la massa del corpo che segue un movimento circolare.
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è l’accelerazione centripeta (o accelerazione normale).
Il vettore forza centripeta ha la stessa direzione e direzione del vettore accelerazione centripeta, quindi la sua direzione è perpendicolare alla velocità tangenziale e la sua direzione è verso il centro della traiettoria circolare.
accelerazione centripeta e accelerazione centrifuga
Infine, vedremo come l’accelerazione centripeta differisce dall’accelerazione centrifuga, poiché spesso vengono confuse e sono due diversi tipi di accelerazioni.
L’accelerazione centrifuga è un’accelerazione fittizia che appare quando si studia il movimento di un corpo da un sistema di riferimento rotante.
La differenza tra accelerazione centripeta e accelerazione centrifuga è che l’accelerazione centripeta è un’accelerazione reale che si verifica quando un corpo effettua un movimento circolare, mentre l’accelerazione centrifuga è un’accelerazione fittizia utilizzata nei sistemi di riferimento in rotazione.