Aceleración

Al estudiar el comportamiento de un cuerpo en movimiento será usual que te encuentres con que este no mantiene su velocidad constante. El hecho de que un cuerpo pueda aumentar el módulo de su velocidad (también conocida como rapidez o celeridad) mientras se mueve, es lo que se conoce cotidianamente como aceleración. Cuando disminuye el módulo de la velocidad, se habla cotidiánamente de frenado. Ambos tipos de movimiento son estudiados en Física por la misma magnitud: la aceleración. En este apartado vamos a dar una primera aproximación de qué se entiende en Física por aceleración. Si deseas profundizar más, no dudes en consultar niveles más avanzados.

Concepto de Aceleración

Decimos que un cuerpo tiene aceleración cuando varía su velocidad en el transcurso del tiempo ya sea en:

módulo
o en dirección

Por tanto, la aceleración es una magnitud vectorial.

Por ejemplo decimos que "está acelerando" un coche que aumenta su velocidad de 90 km/h a 120 km/h. Pero también decimos que un coche tiene aceleración si la disminuye de 70 km/h a 40km/h. A esta aceleración, responsable de que cambie el módulo de la velocidad (también llamado rapidez o celeridad), se le llama aceleración tangencial.

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Concepto de aceleración

En la gráfica se representa el valor de la velocidad de un móvil a lo largo del tiempo.

Arrastra el valor de la aceleración y auméntala para observar como la velocidad cada instante de tiempo no para de crecer o disminúyela para ver como desciende. Cuanto mayor es la aceleración más pronunciado es el crecimiento de v y viceversa.

Date cuenta que cuando la aceleración tiene un valor igual a 0 la velocidad permanece horizontal (ni crece ni decrece con el tiempo).

Hemos marcado con un punto la velocidad en el instante t=2.5 sg para que puedas comprobar numéricamente ese aumento o descenso.

Por otro lado, en Física también decimos que un cuerpo tiene aceleración cuando varía la dirección de su movimiento. Así, un ciclista que toma una curva tiene aceleración, independientemente de que la velocidad que marque su cuentakilómetros no cambie. ¿Por qué? El ciclista recorre una trayectoria circular, y por tanto, la dirección del vector velocidad va cambiando a medida que toma la curva, independientemente del módulo que tenga (que es lo que mide el cuentakilómetros). A este tipo de aceleración, responsable de que cambie la dirección de la velocidad, se le denomina aceleración normal o centrípeta.

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Datos

|{\vec{a}}_{n}| = {|\vec{v}|}^{2} / ρ =

m/²

Aceleración y cambio de dirección de la velocidad

Uno de los casos en los que se puede estudiar con mayor claridad la existencia de aceleración aunque el módulo de la velocidad sea constante es el movimiento circular uniforme.

En estos casos aunque el módulo de la velocidad es siempre el mismo, existe una aceleración responsable de que el vector velocidad cambie de dirección y sentido a lo largo del movimiento. Dicha aceleración es un vector orientado hacia el centro de la circunferencia.

Mueve el deslizador para cambiar la velocidad del cuerpo en movimiento y observa como al aumentarla o disminuirla, aumenta o disminuye respectivamente la aceleración.

Expresión de la Aceleración

La expresión de la aceleración tangencial viene dada por:

a = \frac{∆ v}{∆ t} = \frac{v_{f} - v_{i}}{t_{f} - t_{i}}

Donde:

a: Es la aceleración del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo al cuadrado (m/s²)
∆v, v_f, v_i: Se trata respectivamente del incremento de velocidad experimentado por el cuerpo, de la velocidad final y de la velocidad inicial. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo (m/s)
∆t, t_f, t_i: Se trata respectivamente del intervalo de tiempo en el que transcurre el movimiento, del instante final y del instante inicial. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo (s)

La unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) de la aceleración es el metro por segundo al cuadrado (m/s²). Un cuerpo con una aceleración de 1 m/s² varía su velocidad en 1 metro/segundo cada segundo.

Aclaraciones

En este tema de introducción al movimiento y en este nivel educativo:

Trabajamos los movimientos rectilíneos y por tanto el único tipo de aceleración presente es la aceleración tangencial
Trabajamos con la aceleración en un intervalo de tiempo, o aceleración media. Tal y como ocurría con la velocidad y con la celeridad, es posible calcular la aceleración en un instante concreto de tiempo, pero lo estudiaremos en niveles más avanzados
La aceleración es una magnitud vectorial pero trabajaremos únicamente con su módulo o valor numérico usando, por lo general, el mismo criterio de signos seguido con la velocidad:
- a>0: Aceleración en el sentido positivo del eje
- a<0:Aceleración en el sentido negativo del eje
Cuando la aceleración y la velocidad tienen igual sentido se produce un aumento de la rapidez del cuerpo. Cuando tienen sentidos contrarios se produce un frenado.

Por tanto, cuando hablemos de aceleración, a secas, en este tema nos referimos a la aceleración media y tiene caracter tangencial.

Ejemplo

Un coche tiene una velocidad de 80 km/h y comienza a ascender por una cuesta. Cuando ha transcurrido un minuto, el conductor observa en su velocímetro que la velocidad en ese momento es de 52 km/h. ¿Cuál es la aceleración que ha sufrido el vehículo?

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Sobre el autor

José L. Fernández

José Luis Fernández Yagües es ingeniero de telecomunicaciones, profesor experimentado y curioso por naturaleza. Dedica su tiempo a ayudar a la gente a comprender la física, las matemáticas y el desarrollo web. Ama el queso y el sonido del mar.