▷ Accelerazione

Questo articolo spiega cos’è l’accelerazione in fisica. Troverai quindi il significato dell’accelerazione in fisica, come calcolare l’accelerazione di un corpo, esempi di accelerazioni e altri concetti fisici legati all’accelerazione.

Cos’è l’accelerazione?

L’accelerazione è una grandezza che indica la variazione della velocità di un corpo nell’unità di tempo. In fisica, l’accelerazione è definita come il rapporto tra l’aumento della velocità e l’aumento del tempo.

L’accelerazione può essere dovuta sia a un cambiamento nell’entità della velocità che alla sua direzione. Quindi, un corpo in accelerazione significa che si sta muovendo più velocemente o sta cambiando direzione.

Ad esempio, se l’accelerazione di un corpo in movimento è 1 m/s ² , ciò significa che il corpo si muoverà più velocemente di 1 m/s ogni secondo. Quindi se al tempo t=5 s la sua velocità era 3 m/s, al tempo t=6 s avrà una velocità di 4 m/s.

Tieni presente che l’accelerazione è una quantità vettoriale, quindi in fisica è rappresentata da un vettore. Ciò significa che l’accelerazione ha un significato e una direzione:

Se l’accelerazione ha la stessa direzione e direzione della velocità, il corpo andrà sempre più veloce.
Se l’accelerazione ha la stessa direzione della velocità ma le direzioni sono opposte, il corpo andrà sempre più lentamente finché non si fermerà o addirittura andrà indietro.
Se l’accelerazione ha una direzione diversa dalla velocità, il corpo cambierà direzione.

Generalmente, in fisica, il simbolo dell’accelerazione è la lettera a.

formula di accelerazione

L’accelerazione è uguale alla variazione di velocità (Δv) divisa per la variazione di tempo (Δt). Pertanto in fisica, per calcolare l’accelerazione di un corpo, la differenza tra la velocità finale e quella iniziale deve essere divisa per la differenza tra l’istante finale e quello iniziale (a = Δv/Δt).

La formula per calcolare l’accelerazione in fisica è quindi la seguente:

Oro:

$a$

è l’accelerazione.
$\Delta v$

è l’incremento di velocità.
$\Delta t$

è la variazione temporale.
$v_f$

è la velocità finale.
$v_i$

è la velocità iniziale.
$t_f$

è il momento finale.
$t_i$

è il momento iniziale.

L’accelerazione è espressa in unità di velocità divise per unità di tempo. Pertanto, l’unità di accelerazione nel Sistema Internazionale (SI) è il metro diviso per secondo al quadrato (m/s ² ).

Il valore dell’accelerazione di un mobile deve essere interpretato come segue:

a>0 : se l’accelerazione è positiva significa che la velocità aumenta con il tempo.
a<0 : se l’accelerazione è negativa significa che la velocità diminuisce con il tempo.
a=0 : se l’accelerazione è zero significa che la velocità è costante nel tempo.

➤ Vedi: Formula della velocità

Esempi di accelerazione

Ora che conosciamo la definizione di accelerazione e qual è la sua formula, diamo un’occhiata ad alcuni esempi di valori di accelerazione nella vita di tutti i giorni per comprendere meglio il concetto.

Accelerazione di un ascensore con passeggeri: 1 m/s ²
Accelerazione di un ciclista: 1,7 m/s ²
Accelerazione di un’auto da corsa: 8-9 m/s ²
Accelerazione dovuta alla gravità: 9,81 m/s ²
Accelerazione di frenata all’apertura del paracadute: 30 m/s ²
Accelerazione di lancio del veicolo spaziale: 40-60 m/s ²
Accelerazione del pistone di un motore a combustione interna: 300 m/s ²

Accelerazione media e accelerazione istantanea

In questa sezione vedremo la differenza tra accelerazione media e accelerazione istantanea, poiché sono due diversi tipi di accelerazione frequentemente utilizzati in fisica.

L’ accelerazione media è l’accelerazione con cui un corpo in movimento avrebbe viaggiato se si fosse mosso con un’accelerazione costante lungo tutto il percorso. L’accelerazione media viene calcolata dividendo la variazione di velocità per l’intervallo di tempo trascorso.

$a_m=\cfrac{\Delta v}{\Delta t}=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}$

➤ Vedi: Esercizio risolto sull’accelerazione media

D’altra parte, l’accelerazione istantanea è l’accelerazione che un corpo ha in un determinato istante, quindi l’accelerazione istantanea di un corpo può cambiare in ogni istante. Matematicamente, l’accelerazione istantanea è definita come il limite dell’accelerazione media quando l’intervallo di tempo si avvicina allo zero:

$\displaystyle \vv{a_i}=\lim_{\Delta t\to 0}\vv{a_m}=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta \vv{v_i}}{\ Delta t}=\frac{d\vv{v_i}}{dt}$

➤ Vedi: Esercizio risolto sull’accelerazione istantanea

Componenti intrinseche dell’accelerazione

Vedremo poi quali sono le componenti intrinseche dell’accelerazione e qual è lo scopo di ciascuna di queste componenti vettoriali.

L’accelerazione è composta da due componenti intrinseche: l’accelerazione tangenziale ( _at ) e l’accelerazione normale (a _c ).

Accelerazione tangenziale (o accelerazione lineare) : è la componente dell’accelerazione che modifica il modulo di velocità. L’accelerazione tangenziale è tangente alla traiettoria del mobile.
Accelerazione centripeta (o accelerazione normale) : è la componente dell’accelerazione che modifica la direzione della velocità. L’accelerazione centripeta è perpendicolare alla velocità del corpo in movimento.

➤ Vedi: Accelerazione tangenziale (o accelerazione lineare)
➤ Vedi: Accelerazione centripeta (o accelerazione normale)

accelerazione tangenziale e accelerazione centripeta

Pertanto, l’ampiezza dell’accelerazione è equivalente alla radice quadrata della somma dei quadrati delle sue componenti intrinseche:

$|\vv{a}|=\sqrt{a_t^2+a_c^2}$

Ad esempio, un corpo che descrive un movimento circolare non uniforme esibisce sia un’accelerazione tangenziale che un’accelerazione centripeta, poiché la sua velocità cambia modulo e direzione.

➤ Vedi: Cos’è il movimento circolare?

Accelerazione e forza

Infine vedremo qual è il rapporto tra accelerazione e forza, poiché sono due concetti fisici matematicamente correlati.

La forza applicata ad un corpo è uguale alla massa del corpo moltiplicata per l’accelerazione subita da detto corpo.

$F=m\cdot a$

In breve, forza e accelerazione hanno una relazione direttamente proporzionale. Quindi maggiore è l’accelerazione di un corpo, maggiore è la forza applicata ad esso.

Accelerazione (fisica)