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Si alguna vez has visto un Ferrari rojo brillante volar por delante de tu Honda Civic después de un semáforo, significa que has experimentado diferentes tasas de aceleración de primera mano. La aceleración es la tasa de variación de la velocidad de un objeto cuando este se mueve. Puedes calcular la tasa de aceleración, que se mide en metros por segundo al cuadrado, en base al tiempo que le toma pasar de una velocidad a otra o a la masa de un objeto.
Pasos
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Define la Segunda Ley de Newton. La Segunda Ley de Newton de la dinámica afirma que cuando las fuerzas que actúan sobre un objeto se desequilibran, este acelerará. La aceleración dependerá de las fuerzas netas que actúan sobre el objeto y su masa. [1] X Fuente de investigación Si utilizas esta ley, la aceleración se puede calcular cuando una fuerza conocida actúa sobre un objeto de masa conocida.
- La ley de Newton se puede representar con la siguiente ecuación F neta = m x a , donde F neta es la fuerza total que actúa sobre el objeto, m es la masa del objeto y a es su aceleración.
- Cuando utilices esta ecuación, las unidades deben estar expresadas en el sistema métrico. Usa kilogramos (kg) para la masa, newtons (N) para la fuerza y metros por segundo al cuadrado (m/s 2 ) para la aceleración.
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Encuentra la masa del objeto. Para encontrar la masa de un objeto, simplemente colócalo en una balanza y la tendrás expresada en gramos. Si tu objeto es muy grande, tal vez tengas que encontrar una referencia que te proporcione su masa. Es probable que en este caso la masa esté en kilogramos (kg).
- Para esta ecuación, expresa la masa en kilogramos. Si esta está expresada en gramos, solo divídela entre 1000 para convertirla.
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Calcula la fuerza neta que actúa sobre tu objeto. Esta es una fuerza sin equilibrio. Si tienes dos fuerzas opuestas y una es mayor que la otra, tendrás una fuerza neta en la dirección de la mayor. [2] X Fuente de investigación La aceleración se da cuando una fuerza desequilibrada actúa sobre un objeto, lo que provoca que cambie de velocidad en dirección a la fuerza que lo está empujando o lo jalando.
- Por ejemplo, digamos que tu hermano mayor y tú están jugando al tira y afloja. Tú estás tirando de la cuerda hacia la izquierda con una fuerza de 5 newtons mientras tu hermano la tira en dirección opuesta con una fuerza de 7 newtons. La fuerza neta aplicada sobre la cuerda es de 2 newtons hacia la derecha, en dirección a tu hermano.
- Para entender adecuadamente las unidades, debes saber que 1 newton (N) es igual a 1 kilogramo-metro/segundo al cuadrado (kg-m/s 2 ). [3] X Fuente de investigación
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Reacomoda la ecuación F = ma para encontrar la aceleración. Para ello puedes alterar esta fórmula dividiendo ambos lados entre la masa; de modo que a = F/m. Para encontrar la aceleración, solo tienes que dividir la fuerza entre la masa del objeto que se acelera.
- La fuerza es directamente proporcional a la aceleración, lo que quiere decir que una fuerza mayor provocará una aceleración también mayor.
- La masa es indirectamente proporcional a la aceleración, lo que quiere decir que con una masa mayor, la aceleración disminuirá.
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Utiliza la fórmula para encontrar la aceleración. Esta es igual a la fuerza neta que actúa sobre un objeto dividida entre su masa. Una vez que hayas establecido los valores de tus variables, resuelve una división simple para encontrar la aceleración del objeto.
- Por ejemplo, una fuerza de 10 newtons actúa de manera uniforme en una masa de 2 kilogramos. ¿Cuál es la aceleración del objeto?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s 2
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Método 2
Método 2 de 3:
Calcular la aceleración promedio a partir de dos velocidades
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Define la ecuación para encontrar la aceleración promedio. Puedes calcular la aceleración promedio de un objeto en un intervalo de tiempo determinado en base a su velocidad (la rapidez con que viaja en una dirección determinada) antes y después de él. Para hacerlo tienes que saber la ecuación de la aceleración: a = Δv / Δt donde a es la aceleración, Δv es la variación de la velocidad y Δt es el tiempo en el que ocurre dicha variación. [4] X Fuente de investigación
- La unidad de aceleración es metros por segundo al cuadrado o m/s 2 .
- La aceleración es una cantidad vectorial, lo que quiere decir que tiene una magnitud y una dirección. [5] X Fuente de investigación La magnitud es la cantidad total de la aceleración, mientras que la dirección es la orientanción con la que se está moviendo el objeto. Si este está desacelerando, la aceleración será negativa.
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Entiende las variables. Puedes definir Δv y Δt más detalladamente: Δv = v f - v i y Δt = t f - t i donde v f es la velocidad final, v i es la velocidad inicial , t f es el tiempo final y t i es el tiempo inicial. [6] X Fuente de investigación
- Como la aceleración tiene una dirección, siempre es importante sustraer la velocidad final de la inicial. Si inviertes el orden, la dirección de tu aceleración será incorrecta.
- A menos que el problema diga lo contrario, el tiempo inicial generalmente es 0 segundos.
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Utiliza la fórmula para encontrar la aceleración. Primero escribe tu ecuación y todas las variables dadas. La ecuación es la siguiente: a = Δv / Δt = (v f - v i )/(t f - t i ) . Sustrae la velocidad inicial de la final y luego divide el resultado entre el intervalo de tiempo. El resultado final será tu aceleración promedio en este tiempo.
- Si la velocidad final es menor que la inicial, la aceleración será una cantidad negativa o la tasa a la que un objeto disminuye de velocidad.
- Ejemplo 1: un carro de carreras acelera a ritmo constante de 18,5 m/s a 46,1 m/s en 2,47 segundos. ¿Cuál es su aceleración promedio?
- Escribe la ecuación: a = Δv / Δt = (v f - v i )/(t f - t i )
- Define las variables: v f = 46,1 m/s, v i = 18,5 m/s, t f = 2,47 s, t i = 0 s.
- Resuelve: a = (46,1 – 18,5)/2,47 = 11,17 metros/segundo 2 .
- Ejemplo 2: un motociclista que viaja a 22,4 m/s se detiene en 2,55 s después de frenar. Encuentra su desaceleración.
- Escribe la ecuación: a = Δv / Δt = (v f - v i )/(t f - t i )
- Define las variables: v f = 0 m/s, v i = 22,4 m/s, t f = 2,55 s, t i = 0 s.
- Resuelve: a = (0 – 22,4)/2,55 = -8,78 metros/segundo 2 .
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1Comprende la dirección de la aceleración. El concepto de aceleración en física no siempre es igual al que utilizaríamos cotidianamente. Toda aceleración tiene una dirección que normalmente se expresa en una cifra positiva si es hacia la DERECHA o ARRIBA y negativa si es hacia la IZQUIERDA o ABAJO. Fíjate si tu respuesta tiene sentido en base a este desglose:
Conducta del auto ¿Cómo cambia la velocidad? Dirección de la aceleración El conductor va a la derecha (+) presiona el acelerador.+ → ++ (más positivo) positivo El conductor va a la derecha (+) presiona el freno.++ → + (menos positivo) negativo El conductor va a la izquierda (-) presiona el acelerador.- → -- (más negativo) negativo El conductor va a la izquierda (-) presiona el freno.-- → - (menos negativo) positivo El conductor va a una velocidad constante.se mantiene igual la aceleración es cero -
Comprende la dirección de la fuerza. Recuerda que una fuerza solo provoca una aceleración en la dirección de la fuerza . Algunos problemas podrían engañarte con valores irrelevantes.
- Problema de ejemplo: un barco de juguete con una masa de 10 kg acelera hacia el norte a 2 m/s 2 . Un viento que sopla hacia el este ejerce una fuerza de 100 newtons sobre el barco. ¿Cuál es su nueva aceleración hacia el norte?
- Solución: como la fuerza es perpendicular a la dirección del movimiento, esta no causa ningún efecto en el movimiento hacia dicha dirección. El bote continúa acelerando hacia el norte a 2 m/s 2 .
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Comprende la fuerza neta. Si más de una fuerza actúa sobre un objeto, combínalas en una fuerza neta antes de calcular la aceleración. Si tienes un problema en dos dimensiones, este será parecido al que te presentamos:
- Problema de ejemplo: Abril está tirando de un contenedor de 400 kg hacia la derecha con una fuerza de 150 newtons. Bob está a la izquierda de dicho contendor, empujándolo con una fuerza de 200 newtons. Un viento que sopla hacia la izquierda ejerce una fuerza de 10 newtons. ¿Cuál es la aceleración del contenedor?
- Solución: este problema utiliza un lenguaje engañoso para confundirte. Dibuja un diagrama y verás que las fuerzas son de 150 newtons a la derecha, 200 newtons a la derecha y 10 newtons a la izquierda. Si la "derecha" es la dirección positiva, la fuerza neta es de 150 + 200 - 10 = 340 newtons. Aceleración = F / m = 340 newtons / 400 kg = 0,85 m/s 2 .
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Referencias
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-3/Newton-s-Second-Law
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/Class/newtlaws/u2l2d.cfm
- ↑ http://study.com/academy/lesson/what-is-a-newton-units-lesson-quiz.html
- ↑ http://physics.info/acceleration/
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/U1L1e.cfm#vttable
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/U1L1e.cfm# vttable
Acerca de este wikiHow
Resumen del artículo
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Para calcular la aceleración, utiliza la ecuación a = Δv / Δt, donde Δv representa al cambio en la velocidad y Δt representa al tiempo que ha tardado en producirse ese cambio. Para calcular Δv, utiliza la ecuación Δv = vf - vi, donde vf es la velocidad final y vi es la velocidad inicial. Para calcular Δt, utiliza la ecuación Δt = tf - ti, donde tf es el tiempo final y ti es el tiempo inicial. Una vez que hayas calculado Δv y Δt, reemplázalos en la ecuación a = Δv / Δt y obtendrás la aceleración.
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