A aceleração é um exemplo de uma grandeza vetorial, ou seja, “compreende tanto a direção quanto a magnitude”. A direção da aceleração de um objeto é orientada para a direção da força resultante no objeto. A mecânica define aceleração como "a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo."
De acordo com a segunda lei do movimento de Newton, a aceleração é dada pela razão entre a força resultante atuando sobre um objeto e a massa do objeto. Em outras palavras, a aceleração também é denominada como a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo, ou seja, dv / dt. A unidade de aceleração é metro por segundo ao quadrado com base no sistema internacional padrão (SI).
Sabemos que tanto a força quanto a velocidade são quantidades vetoriais e que tanto a massa quanto o tempo são quantidades escalares. “Quando dividimos uma quantidade vetorial por uma quantidade escalar, isso resulta em uma quantidade vetorial.” Portanto, matematicamente, podemos dizer que, em virtude dessa propriedade, a aceleração também é uma grandeza vetorial, isto é, tem direção e magnitude.
Fisicamente, a força que atua sobre um objeto pode fazer com que ele se mova ou acelere na direção em que se encontra a força resultante. Isso significa que o objeto começa a acelerar naquela direção mediante a ação da força resultante. Como a aceleração é igual à força em massa, podemos dizer que para uma quantidade igual de força aplicada a objetos diferentes, a aceleração de cada objeto dependeria de sua massa.
Exemplo de direção de aceleração
A direção da aceleração pode ser demonstrada com vários exemplos, como:
- Vamos considerar uma bola estacionária mantida sobre uma mesa. Se aplicarmos uma força horizontal forte o suficiente para contrariar a resistência de atrito que atua na bola da superfície da mesa, então a bola começará a se mover na direção da força horizontal. Portanto, podemos dizer que após a aplicação da força horizontal a bola passa a acelerar na direção da força resultante.
- Qualquer objeto em queda livre no vácuo experimenta uma aceleração devido à gravidade que está sempre direcionada para o centro da Terra. Um objeto em queda livre experimenta diferentes tipos de aceleração: aceleração devido à gravidade e aceleração causada pela força flutuante de resistência do ar ou resistência do ar.
- Toda forma de movimento circular, incluindo aqueles em que essa velocidade não muda, tem uma aceleração. Isso ocorre porque, no caso de um movimento circular, a direção do movimento muda continuamente e essa mudança é causada por uma aceleração.
Deve-se notar que em repouso, um objeto experimenta duas forças: gravidade e normal, que se cancelam mantendo sua aceleração zero.
Quais são os tipos de aceleração com base na direção?
Com base na direção, a aceleração pode ser categorizada em três tipos
- Aceleração positiva: a aceleração que atua sobre um objeto na direção da direção de propagação inicial do objeto é chamada de aceleração positiva. Este tipo de aceleração aumenta a velocidade do objeto em sua direção de propagação. Às vezes, esse tipo de aceleração também é denominado aceleração linear. Por exemplo, esse tipo de aceleração é observado quando um acelerador é pressionado em um veículo em movimento para aumentar sua velocidade.
- Aceleração negativa: a aceleração que atua sobre um objeto na direção oposta à direção da direção de propagação inicial do objeto é chamada de aceleração negativa. Esse tipo de aceleração tende a diminuir a velocidade do objeto ou pará-lo completamente. Às vezes, a aceleração negativa também é chamada de “desaceleração ou retardo”. Por exemplo, esse tipo de aceleração é observado quando os freios são aplicados em um veículo em movimento para reduzir sua velocidade ou fazer o veículo parar.
- Aceleração radial: a aceleração que muda a direção de propagação de um objeto é chamada de aceleração radial ou ortogonal. Este tipo de aceleração não afeta a velocidade do objeto em movimento. Por exemplo, esse tipo de aceleração é observado quando um veículo faz uma curva em velocidade constante.
A aceleração média é definida como a relação entre a mudança na velocidade de um objeto e a duração do tempo.
Sim, a aceleração média compreende uma direção junto com a magnitude. “A direção da aceleração média é determinada pela direção da mudança na velocidade ao longo de um período de tempo.” No caso, a velocidade inicial é igual a zero ou o objeto parte da paralisação, então a direção da aceleração média é igual à direção da velocidade final do objeto após um certo período de tempo.
A aceleração tem a mesma direção que a velocidade?
Não. Não seria correto dizer que a direção da aceleração é sempre igual à direção da velocidade.
No mundo prático, por aceleração, geralmente queremos dizer a aceleração média de um objeto. Portanto, a direção da aceleração é em direção à “direção da mudança na velocidade”. No entanto, no caso da aceleração instantânea, isto é, a aceleração de um corpo em um determinado ponto do tempo, podemos dizer que a direção da velocidade e da aceleração é a mesma.
Outro ponto a ser notado é que se diz que a aceleração tem a mesma direção da velocidade quando a aceleração faz com que a magnitude da velocidade, isto é, a velocidade de um objeto, aumente. No entanto, diz-se que a aceleração tem a direção oposta à da velocidade quando a aceleração faz com que a magnitude da velocidade, ou seja, a velocidade de um objeto, diminua.
Como é determinada a direção da aceleração média?
A aceleração média de um objeto é dada pela mudança na velocidade pela duração do tempo, ou seja,
Aqui, ∆v é a mudança na velocidade e ∆t é a duração do tempo. A direção da aceleração é dada pela direção do vetor ∆v. Se Vetor ∆v1 e Vetor ∆v2 são fornecidos, então podemos descobrir ∆v vetor pela lei do triângulo dos vetores. A representação gráfica da direção da aceleração em termos da direção da mudança na velocidade é mostrada na figura abaixo:
O que é aceleração tangencial?
O termo aceleração tangencial é válido para uma trajetória circular.
A aceleração tangencial é definida como “a taxa de variação da velocidade tangencial de um objeto viajando em uma trajetória circular com raio R, em relação ao tempo”. A aceleração tangencial é um tanto análoga à aceleração linear. A aceleração tangencial é responsável por variar apenas a magnitude da velocidade, ou seja, a velocidade de um objeto.
Matematicamente, a aceleração tangencial de um objeto é dada pela equação:
Aceleração tangencial = raio de rotação (R) x aceleração angular (α)
O que é aceleração centrípeta?
O termo aceleração centrípeta é válido para um movimento circular uniforme.
A aceleração centrípeta é definida como “a razão entre o quadrado da velocidade de um objeto viajando em um caminho circular e o raio do caminho circular”. A aceleração centrípeta é responsável por mudar a direção da velocidade de um objeto viajando em um caminho circular. A magnitude da aceleração não muda devido à aceleração centrípeta.
Matematicamente, a aceleração centrípeta é dada por
Aceleração centrípeta = V2/R
Esperamos que este post possa responder a todas as suas dúvidas relacionadas à direção da aceleração.