Aceleração

Aceleração é uma grandeza física vetorial e a sua unidade é o m/s². A aceleração mede a mudança da velocidade em relação ao tempo. Portanto, podemos afirmar que aceleração é a taxa de variação temporal da velocidade de um móvel.

Tipos de aceleração

Toda aceleração é causada pela aplicação de uma força resultante não nula, de acordo com a 2ª Lei de Newton. Dessa forma, existem diversas situações em que as acelerações são produzidas por forças de diferentes naturezas. Confira algumas delas:

• Aceleração centrípeta: Quando um corpo descreve uma trajetória circular, ou curvilínea, dizemos que ele se encontra sujeito a uma aceleração centrípeta. Essa aceleração surge quando uma força é aplicada perpendicularmente à velocidade do corpo. Para saber mais sobre, clique aqui.

• Aceleração gravitacional: Esse tipo de aceleração surge em razão da atração entre massas. Corpos massivos, como planetas e estrelas, produzem grandes campos gravitacionais em torno de si, atraindo todos os corpos em suas proximidades. Para saber mais, clique aqui.

• Aceleração tangencial: É a componente da aceleração que se encontra na mesma direção da velocidade linear de um móvel que executa um movimento circular, essa aceleração contribui com a mudança de velocidade do corpo.

• Aceleração de cargas: As cargas e correntes elétricas estão sujeitas às acelerações produzidas pela força eletromagnética, descrita pelas leis de Coulomb e pela lei da força magnética.

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Aceleração escalar média e instantânea

Apesar de a aceleração ser uma grandeza vetorial, existe um grande número de situações-problema, presentes nos exercícios, que apresentam movimentos unidimensionais, isto é, acontecem ao longo de uma única direção do espaço. Nesses casos, não é necessário considerarmos todas as operações vetoriais para o cálculo da aceleração, podemos considerá-la como um escalar (número). A aceleração média é a variação temporal da velocidade para intervalos de tempo não nulos. A fórmula da aceleração escalar média é mostrada na figura a seguir:

a — aceleração média

Δv — variação de velocidade

Δt — intervalo de tempo

A aceleração instantânea, por sua vez, é calculada da mesma forma que a aceleração média, entretanto, o intervalo de tempo entre as medidas de velocidade é muito menor. Dizemos que o intervalo de tempo Δt tende a zero. Confira a fórmula que é usada para calcular a aceleração instantânea:

Fórmula de aceleração

A fórmula de aceleração é bem simples de ser usada: é determinada pela variação de velocidade (Δv) dividida pelo intervalo de tempo (Δt), confira:

a — aceleração média

Δt — intervalo de tempo

v_F — velocidade final

v_i — velocidade inicial

Na fórmula que acaba de ser mostrada, v e v₀ são, respectivamente, velocidade final e velocidade inicial de um móvel, medidas em m/s (metros por segundo). Já t e t₀ são os instantes de tempo inicial e tempo final.

Unidade de aceleração

De acordo com o sistema internacional de unidades (S.I.), a unidade de medida de aceleração é o metro por segundo por segundo, ou simplesmente m/s² (que também pode ser escrito como m.s^-2). Confira alguns exemplos para compreender melhor a unidade de medida da grandeza aceleração:

• Um veículo que se encontrava em repouso e inicia um movimento com aceleração de 2 m/s², terá sua velocidade aumentada em 2 m/s durante cada segundo de seu movimento.

• Um móvel que inicia uma frenagem a 3 m/s² terá sua velocidade decrescida em 3 m/s a cada segundo.

Tipos de movimento de acordo com a aceleração

Existem algumas classificações de movimento relacionadas ao módulo da aceleração de um móvel. Confira as mais importantes:

• Movimento acelerado: Quando a velocidade de um corpo aumenta a cada segundo, dizemos que o seu movimento é acelerado. A aceleração nesse tipo de movimento é positiva.

• Movimento retardado: Nesse tipo de movimento, a velocidade do móvel diminui a cada segundo, por isso dizemos que o seu movimento é retardado. Quando a velocidade do móvel diminui, sua aceleração é negativa.

• Movimento uniformemente variado: Quando a aceleração do móvel é constante, dizemos que o seu movimento é uniformemente variado. No caso em que a sua velocidade aumenta de forma constante, o movimento é dito uniformemente acelerado, caso sua velocidade diminua de forma constante, ele é chamado de uniformemente retardado.

• Movimento uniforme: O movimento uniforme caracteriza-se por não apresentar aceleração. Nesse tipo de movimento, a velocidade é constante e a aceleração é nula.

Veja também: Confira como são os gráficos do movimento acelerado

Exercícios resolvidos

(Questão 1) Durante uma arrancada, a chita consegue atingir a velocidade de 104 km/h, em um intervalo de tempo de, aproximadamente, 9,6 segundos. Determine a aceleração média desse animal durante sua arrancada.

Resolução

Para calcularmos a aceleração média da chita, usaremos a fórmula da aceleração média. Além disso, devemos converter a velocidade de km/h para m/s:

Dividindo a velocidade final de 104 km/h pelo fator 3,6, teremos uma velocidade final de 28,9 m/s. Aplicando os dados na fórmula anterior, teremos o seguinte cálculo a ser feito:

O resultado encontrado indica que a velocidade da chita muda em 3 m/s a cada segundo.

(Questão 2) Determine a velocidade final de um móvel que inicia um processo de frenagem que dura 8 s, com desaceleração constante de 2,5 m/s², sabendo que a velocidade inicial do móvel era de 20 m/s.

Resolução:

Para resolvermos o exercício, é necessário adotarmos o sinal da aceleração como negativo, pois o movimento descrito pelo enunciado é retardado. Fazendo-o, teremos que resolver o seguinte cálculo:

De acordo com a aceleração fornecida pelo exercício, a velocidade final desse móvel deverá ser nula ao final dos 8 s.

Por Me. Rafael Helerbrock