Come Trovare l'Accelerazione Media

Trovare l'accelerazione di un oggetto in movimento significa calcolarne la variazione di velocità, anche in termini di direzione. Puoi trovare l'accelerazione media per determinare la velocità media di un oggetto in un periodo di tempo. Dato che non si tratta di un valore che la maggior parte delle persone calcola nella vita di tutti i giorni, i problemi che prevedono il concetto di accelerazione possono essere un po’ complicati; tuttavia, con il giusto approccio, li comprenderai in un lampo.

Calcolare l’Accelerazione Media

  1. Comprendi cos’è l’accelerazione. Questa descrive un oggetto che aumenta o riduce la sua velocità in un determinato periodo di tempo. Il concetto è piuttosto semplice, anche se il tuo libro di fisica potrebbe definirlo come "differenza di velocità fratto tempo." L’accelerazione è in grado anche di descrivere il verso e la direzione in cui un oggetto si muove. Per fare ciò esiste un linguaggio matematico:
    • Solitamente, se un oggetto in accelerazione si muove verso destra, in alto o in avanti, il valore dell’accelerazione si accompagna a un segno più (+).
    • Se un oggetto accelera verso sinistra, in basso o all’indietro, allora si scrive un segno meno (-).
  2. Scrivi la definizione di accelerazione come formula matematica. Come già detto in precedenza, l’accelerazione è la differenza di velocità rispetto a un intervallo di tempo. Ci sono due modi per esprimere matematicamente questo concetto:
    • aav = /Δt (Il simbolo Δ o "delta" significa "differenza".)
    • aav = /(tf - ti) . In questa equazione, vf è la velocità finale e vi è quella iniziale.
  3. Trova la velocità iniziale dell’oggetto. Ad esempio, se una macchina inizialmente parcheggiata a bordo strada inizia a muoversi a 500 m/s verso destra, allora la sua velocità iniziale è 0 m/s e quella finale 500 m/s verso destra.
    • D’ora in poi useremo i numeri positivi per descrivere un movimento verso destra, in questo modo non dovremo specificarlo ogni volta.
    • Se la vettura inizia a spostarsi in avanti e poi all’indietro, la sua velocità finale sarà un numero negativo.
  4. Prendi nota del cambiamento di tempo. Ad esempio, la macchina potrebbe impiegare 10 secondi per raggiungere la sua velocità finale. A meno che il problema non indichi diversamente, questo significa che il tempo finale tf = 10 secondi e quello iniziale ti = 0 secondi.
    • Verifica che sia le velocità che i tempi siano scritti con unità di misura concordi. Ad esempio, se la velocità è espressa in chilometri orari, il tempo deve essere indicato in ore.
  5. Usa questi dati per calcolare l’accelerazione media. Inserisci i valori delle velocità all’interno della formula. Seguendo i valori del nostro esempio:
    • aav = /(10s - 0s).
    • aav = /(10 s).
    • aav = 50 m / s / s. Questo può essere scritto anche come 50 m/s.
  6. Comprendi il significato del risultato. L’accelerazione media descrive con quanta rapidità la velocità è cambiata, in media, durante il periodo di tempo in esame. Nell’esempio riportato sopra, la vettura ha accelerato verso destra e la sua velocità è aumentata mediamente di 50 m/s in ogni secondo. Nota che nel dettaglio, il movimento della vettura può cambiare, ma noi consideriamo solo la velocità iniziale e finale, quindi otteniamo una “stima” di ciò che accade nel periodo di tempo considerato:
    • La macchina potrebbe partire da ferma (0 m/s) e accelerare costantemente per 10 secondi finché raggiunge i 500 m/s.
    • L’auto potrebbe partire da ferma (0 m/s), accelerare rapidamente fino ai 900 m/s e poi rallentare a 500 m/s entro i 10 secondi di tempo considerati.
    • La vettura potrebbe partire da ferma (0 m/s), rimanere tale per 9 secondi e poi balzare alla velocità di 500 m/s all’ultimo secondo.

Comprendere l’Accelerazione Positiva e Negativa

  1. Impara cosa rappresentano l’accelerazione negativa e positiva. La velocità esprime sempre la direzione e il verso, quindi potrebbe essere alquanto noioso e ripetitivo scrivere sempre "in alto", "verso nord" oppure "verso il muro". Per questo motivo, nella maggior parte dei problemi di fisica si considera che un oggetto si muove in linea retta e il suo verso è dato dal segno più (+) che accompagna il valore della velocità, mentre il verso opposto è dato da un segno meno (-).
    • Ad esempio, un treno blu si muove verso est alla velocità di 500 m/s. Un treno rosso si muove verso ovest alla stessa velocità, ma dato che il verso è opposto possiamo scrivere -500 m/s.
  2. Utilizza la definizione di accelerazione per determinarne il segno. L’accelerazione è una variazione di velocità rispetto al tempo. Se non sai se scrivere l’accelerazione come valore positivo o negativo, controlla il segno della velocità:
    • vfinale - viniziale = + o - ?
  3. Comprendi il concetto di accelerazione in base alla direzione. Supponiamo che il treno blu e quello rosso si stiano muovendo l’uno verso l’alto alla velocità di 5 m/s. Puoi immaginare la ferrovia come una linea di numeri, con il treno blu che si muove a +5 m/s sul lato positivo e quello rosso che si muove a -5 m/s su quello negativo. Entrambi i treni iniziano ad accelerare lungo la direzione in cui si stanno muovendo finché raggiungono una velocità maggiore di 2 m/s. Ciascun treno ha un'accelerazione positiva o negativa? Analizziamo il problema:
    • Il treno blu si muove più rapidamente verso il lato positivo quindi passa da +5 m/s a +7 m/s. La velocità finale meno quella finale è 7 - 5 = +2. Dato che il cambiamento di velocità è positivo, lo è anche l’accelerazione.
    • Il treno rosso si muove più rapidamente sul lato negativo, quindi inizia a una velocità di -5 m/s per finire a -7 m/s. La sua differenza di velocità (finale meno l’iniziale) è pari a -7 - (-5) = -7 + 5 = -2 m/s. Dato che il cambiamento di velocità è negativo, lo è anche l’accelerazione.
  4. Comprendi il significato di decelerazione. Consideriamo un aeroplano che viaggia a 500 km/h ma che successivamente rallenta a 400 km/h. Sebbene il velivolo si stia muovendo sempre lungo la stessa rotta e quindi secondo un verso positivo, in tal caso la sua accelerazione è negativa, perché si sta muovendo meno velocemente nello stesso verso. Anche in questo caso puoi fare una semplice verifica matematica: 400 - 500 = -100, quindi l’accelerazione è negativa.
    • Allo stesso modo, se un elicottero si muove a -100 km/h e accelera fino a -50 km/h, significa che sta sperimentando un'accelerazione positiva. Questo perché il cambio di velocità è in verso positivo: -50 - (-100) = +50, anche se questo cambiamento non è sufficiente a invertire il verso dell’elicottero.

Consigli

  • Sia l’accelerazione che la velocità sono grandezze vettoriali , il che significa che hanno una quantità, una direzione e un verso. Le grandezze che non danno alcuna informazione in merito alla direzione e al verso sono dette scalari . La rapidità, la lunghezza e il numero di mele in una cesta sono tutte quantità scalari.
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