Se você já viu outro carro passando em alta velocidade pelo seu depois de um semáforo vermelho, então percebeu a diferença na aceleração em primeira mão. Aceleração é a taxa na qual a velocidade de um objeto muda conforme ele se move. Você pode calcular a aceleração, expressa em metros por segundo por segundo, com base no tempo que um objeto leva para mudar sua velocidade ou com base na força exercida sobre o objeto.
Etapa
Método 1 de 3: Calculando a aceleração da força
Etapa 1. Compreenda a segunda lei do movimento de Newton
A segunda lei do movimento de Newton afirma que quando a força exercida sobre um objeto é desequilibrada, o objeto irá acelerar. Essa aceleração é determinada pela força resultante no objeto, bem como pela massa do próprio objeto. A aceleração pode ser calculada se a força exercida sobre um objeto e a massa do objeto forem conhecidas.
- As leis de Newton podem ser traduzidas em equações Finternet = m x a, com Finternet Expressa a força resultante no objeto, m a massa do objeto e a a aceleração no objeto.
- Use unidades métricas ao usar esta equação. Use o quilograma (kg) como a unidade de massa, Newton (N) como a unidade de força e metros por segundo ao quadrado (m / s2) para expressar aceleração.
Etapa 2. Determine a massa do objeto
Para saber a massa de um objeto, você pode pesá-lo em uma balança e registrar seu peso em gramas. Se o objeto que você tem é muito grande, você pode precisar de uma referência para descobrir sua massa. Objetos grandes geralmente têm peso em quilogramas (kg).
Você deve converter as unidades de massa em quilogramas para continuar com os cálculos com esta equação. Se a massa do seu objeto for expressa em gramas, você só precisa dividir esse valor por 1000 para convertê-lo em quilogramas
Etapa 3. Calcule a força resultante no objeto
A força resultante é uma força desequilibrada. Se houver duas forças opostas uma à outra e uma delas for maior que a outra, a resultante das duas forças será a mesma que a direção da força maior. A aceleração ocorre quando um objeto sofre uma força desequilibrada, de modo que sua velocidade muda para se aproximar da força que o está puxando ou empurrando.
- Por exemplo: digamos que você e sua irmã estejam brincando de cabo de guerra. Você puxa a corda para a esquerda com uma força de 5 Newtons, enquanto seu irmão puxa a corda na direção oposta com uma força de 7 Newtons. A força resultante na corda é de 2 Newtons para a esquerda, em direção ao seu irmão.
- Para entender melhor as unidades, entenda que 1 Newton (1 N) é igual a 1 quilograma-metro / segundo ao quadrado (kg-m / s2).
Etapa 4. Altere a equação F = ma para resolver o problema de aceleração
Você pode alterar a ordem da fórmula para calcular a aceleração, dividindo os dois lados da equação pela massa, para obter a equação: a = F / m. Para encontrar a aceleração, você só precisa dividir a força pela massa do objeto que a experimenta.
- A força é diretamente proporcional à aceleração, ou seja, quanto maior for a força experimentada por um objeto, a aceleração será ainda maior.
- A massa é inversamente proporcional à aceleração, o que significa que quanto mais massa um objeto tem, menos aceleração ele terá.
Etapa 5. Use a fórmula para resolver o problema de aceleração
A aceleração é igual à força resultante em um objeto dividido por sua massa. Depois de escrever as variáveis conhecidas, faça a divisão para encontrar a aceleração do objeto.
- Por exemplo: uma força de 10 Newtons é exercida na mesma direção sobre um objeto de massa de 2 kg. Qual é a aceleração?
- a = F / m = 10/2 = 5 m / s2
Método 2 de 3: Calculando a aceleração média de duas velocidades
Etapa 1. Determine a equação para a aceleração média
Você pode calcular a aceleração média de um objeto ao longo de um determinado período de tempo com base em sua velocidade (a velocidade do objeto em uma determinada direção), antes e depois desse intervalo de tempo. Para calculá-lo, você precisa conhecer a equação para calcular a aceleração: a = v / t onde a representa a aceleração, v a mudança na velocidade e t o tempo que leva para mudar a velocidade do objeto.
- A unidade de aceleração é metros por segundo por segundo, ou m / s2.
- A aceleração é uma grandeza vetorial, o que significa que tem magnitude e direção. A magnitude da aceleração é a quantidade total, enquanto sua direção é determinada pela direção em que o objeto está se movendo. Se o objeto diminuir a velocidade, a aceleração será negativa.
Etapa 2. Compreender as variáveis
Você pode determinar v e t por meio de cálculos adicionais: v = vf - veu e t = tf - teu com vf representa a velocidade final, veu velocidade inicial, tf tempo de término e teu tempo inicial.
- Como a aceleração tem uma direção, você deve sempre reduzir a velocidade final para a velocidade inicial. Se você inverter, a direção da aceleração obtida estará errada.
- Salvo indicação em contrário no problema, o tempo inicial que o objeto se move é geralmente 0 segundos.
Etapa 3. Use a fórmula para encontrar a aceleração
Primeiro, escreva sua equação junto com todas as variáveis conhecidas. A equação é a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu) Subtraia a velocidade final pela velocidade inicial e, em seguida, divida o resultado pelo intervalo de tempo. O resultado é a aceleração média do objeto nesse intervalo de tempo.
- Se a velocidade final do objeto for menor que sua velocidade inicial, a aceleração será negativa, significando que o objeto está desacelerando.
-
Exemplo 1: a velocidade de um carro de corrida aumenta constantemente de 18,5 m / s para 46,1 m / s em 2,47 segundos. Qual é a aceleração média?
- Escreva a equação: a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu)
- Anote as variáveis conhecidas: vf = 46, 1 m / s, veu = 18,5 m / s, tf = 2, 47 s, teu = 0 s.
- Resolva a equação: a = (46, 1 - 18, 5) / 2, 47 = 11, 17 metros / segundo2.
-
Exemplo 2: um ciclista para a 22,4 m / s após 2,55 segundos de pressão no freio. Determine a desaceleração.
- Escreva a equação: a = v / t = (vf - veu) / (tf - teu)
- Anote as variáveis conhecidas: vf = 0 m / s, veu = 22,4 m / s, tf = 2,55 s, teu = 0 s.
- Resolva a equação: a = (0 - 22, 4) / 2, 55 = -8, 78 metros / segundo2.
Método 3 de 3: Verificar novamente as respostas
Etapa 1. Sentido de aceleração
O conceito de aceleração na física nem sempre é o mesmo usado na vida cotidiana. Cada aceleração tem uma direção, geralmente indicada por um símbolo positivo se for para cima ou para a direita, ou negativa se for para baixo ou para a esquerda. Verifique novamente se sua resposta faz sentido com base nas instruções abaixo:
| Movimento do carro | Mudança de velocidade do carro | Direção de aceleração |
|---|---|---|
| Mova para a direita (+) pressione o pedal do acelerador | + → ++ (mais rápido) | positivo |
| Mover para a direita (+) apertar o freio | ++ → + (menos positivo) | negativo |
| Mova para a esquerda (-) pressione o pedal do acelerador | - → - (mais negativo) | negativo |
| Mover para a esquerda (-) apertar o freio | - → - (menos negativo) | positivo |
| Movendo-se a uma velocidade constante | continua o mesmo | aceleração é zero |
Etapa 2. Direção do estilo
Lembre-se de que uma força só causa uma aceleração "na direção da força". Algumas perguntas podem enganar você com pontuações que não estão relacionadas à aceleração.
- Exemplo de problema: um navio de brinquedo com uma massa de 10 kg está se movendo com uma aceleração ao norte de 2 m / s2. O vento sopra o navio para o oeste com uma força de 100 Newtons. Qual é a aceleração do navio em direção ao norte depois de ser levado pelo vento?
- Resposta: como a direção da força é perpendicular ao movimento do objeto, ela não tem efeito sobre os objetos que se movem nessa direção. O navio continuará se movendo em direção ao norte com uma aceleração de 2 m / s2.
Etapa 3. Estilo resultante
Se a força experimentada por um objeto for mais de um, calcule a força resultante de todos eles antes de calcular a aceleração. A seguir está um exemplo de um problema de estilo bidimensional:
- Exemplo de problema: April está puxando um contêiner de 400 kg para a esquerda com uma força de 150 Newtons. Bob fica do lado esquerdo do contêiner e empurra com uma força de 200 Newtons. O vento está soprando para a esquerda com uma força de 10 Newtons. Qual é a aceleração do container?
- Resposta: as perguntas acima fornecem pistas complexas para enganá-lo. Desenhe um diagrama e você verá uma força de 150 Newtons à direita, 200 Newtons à esquerda e 10 Newtons à esquerda. Se "esquerda" for positivo, a força resultante no objeto é 150 + 200 - 10 = 340 Newtons. Aceleração do objeto = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m / s2.
