La aceleración es una de las variables físicas más importantes en el estudio del movimiento de los cuerpos. Es una medida de la rapidez con la que la velocidad de un objeto cambia en el tiempo. En otras palabras, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad. Pero, ¿qué es la aceleración positiva?
La aceleración positiva es aquella que provoca un aumento en la velocidad del objeto en cuestión. Es decir, que la rapidez del objeto en un momento determinado es mayor a la que tenía en un momento anterior. Es muy común encontrar este tipo de aceleración en situaciones cotidianas y en diversos ámbitos de la vida.
Ejemplos de la aceleración positiva
Uno de los ejemplos más comunes de la aceleración positiva se encuentra en los vehículos. Cuando se pisa el acelerador de un automóvil, la aceleración aumenta y la velocidad del vehículo comienza a crecer. Es gracias a la aceleración positiva que el vehículo puede moverse más rápido y alcanzar una velocidad considerable. La misma situación se presenta en motocicletas, camiones y otros medios de transporte.
Otro ejemplo de aceleración positiva es cuando un objeto se encuentra en caída libre y acelera debido a la fuerza de gravedad. Cuanto mayor sea la aceleración, mayor será la velocidad del objeto en movimiento. Este tipo de aceleración también se produce cuando un elevador comienza a ascender rápidamente, o cuando un avión comienza a moverse por la pista antes de despegar.
En resumen, la aceleración positiva se presenta en cualquier situación en la que el cambio en la velocidad es mayor a cero y la velocidad del objeto aumenta. En la mayoría de los casos se trata de situaciones en las que se aplica una fuerza y el objeto se mueve en respuesta a ella.
Fórmula para calcular la aceleración
La aceleración se expresa en unidades de medida que combinan distancia y tiempo, como metros por segundo cuadrado (m/s2). Se puede calcular la aceleración promedio utilizando la siguiente fórmula:
a = (Vf – Vi) / t
Donde a es la aceleración, Vf es la velocidad final, Vi es la velocidad inicial y t es el tiempo transcurrido. Por ejemplo, si un automóvil parte del reposo y alcanza una velocidad de 20 m/s después de 10 segundos, entonces su aceleración será de:
a = (20 m/s – 0 m/s) / 10 s
a = 2 m/s2
En otras palabras, el automóvil tuvo una aceleración promedio de 2 m / s2 durante los primeros 10 segundos de su movimiento.
Es importante tener en cuenta que esta es solo una fórmula para la aceleración promedio. La aceleración real puede variar en diferentes momentos durante el movimiento del objeto.
Aceleración positiva y velocidad
La relación entre la aceleración y la velocidad es básica en la física. La aceleración positiva aumenta la velocidad de un objeto, mientras que la aceleración negativa la reducirá.
Si una persona corre más rápido, su aceleración será mayor y su velocidad también aumentará. Si dos personas comienzan a correr al mismo tiempo, pero una de ellas tiene una aceleración mayor, entonces esa persona llegará a la línea de meta primero, ya que habrá alcanzado una velocidad mayor.
Aceleración constante
Cuando una fuerza constante actúa sobre un objeto, entonces su aceleración puede ser constante también. Un ejemplo de esto es un objeto que se deja caer desde cierta altura, en un vacío. Si el objeto es un balón, y se reduce la resistencia en el aire y se desecha la fricción del piso, entonces el balón caerá con una aceleración constante.
En esta situación, la velocidad del balón aumentará regularmente en función del tiempo, ya que la aceleración es constante y la fuerza, gravitatoria, actúa sobre él en todo momento. Si se considera que la fuerza constante es de 9,8 m/s2 (la aceleración debida a gravedad), entonces se sabe que su velocidad aumentará 9,8 m/s cada segundo que caiga.
Sensaciones al experimentar la aceleración positiva
Los seres humanos son sensibles a la aceleración. Un objeto que empieza a moverse o aumenta su velocidad rápidamente puede producir diversas sensaciones (más allá del hecho físico) en las personas. Por ejemplo, al viajar en un automóvil, la aceleración en la partida puede producir una sensación de empuje hacia atrás en el asiento. Esto sucede porque el cuerpo de la persona quiere mantenerse en su posición original mientras el auto acelera.
De manera similar, la desaceleración brusca (que se produce en una aceleración negativa) puede llevar a sentir un tirón hacia adelante y hacia abajo. En un avión, puede ocurrir lo mismo en el momento del aterrizaje, cuando los motores se van desacelerando para tocar pista. Al frenar abruptamente un automóvil, el cuerpo humano puede experimentar la sensación de ser empujado hacia adelante.
Otra situación en la que se puede experimentar la aceleración es durante el despegue de un avión. En este caso, la aceleración positiva es la que impulsa al avión hacia arriba, y el cuerpo humano puede sentirse presionado contra el asiento. Desde el asiento del avión, la pista también puede parecer estar bajando, lo que lleva a una sensación similar a si se estuviera en un ascensor en caída libre.
Graficas de la aceleración
Las gráficas de la aceleración son útiles para visualizar cómo cambia la velocidad en el tiempo y cómo afecta la aceleración positiva. Por ejemplo, si se analiza la gráfica de la velocidad versus el tiempo, se notará que la aceleración positiva es representada por una curva que se va elevando.
La misma gráfica tendrá una pendiente positiva, lo que sugiere que la velocidad aumenta con respecto al tiempo. Por otro lado, la aceleración negativa se representa por una curva que disminuye, y una pendiente negativa. Estos son sólo algunos detalles, pero más abajo se explican los detalles.
Ejemplo sobre los gráficos de aceleración
Si se observa una gráfica de la aceleración en función del tiempo para un objeto que está en movimiento, la aceleración generalmente tendrá una forma similar a una línea recta. La pendiente de la línea recta se puede utilizar para calcular la magnitud de la aceleración. Esto es posible debido a la relación matemática entre la velocidad y la aceleración.
Por ejemplo, si el valor de la aceleración para un objeto en movimiento es de 2 m / s2, eso significa que la velocidad está cambiando a razón de 2 m/s cada segundo. Para el segundo segundo de movimiento, la velocidad es de 4 m/s (yendo en la misma dirección que al principio). Para el tercer segundo de movimiento, la velocidad es de 6 m/s (en la misma dirección, también).
Por supuesto, este es solo un ejemplo simplificado, pero debería dar una idea de cómo se relacionan la aceleración y la velocidad en el tiempo.
Aceleración, velocidad y distancia
Otro concepto importante relacionado con la aceleración es la distancia recorrida durante el tiempo transcurrido. Está claro que, cuando se aplica fuerza en una dirección particular, la aceleración se desarrolla y la velocidad del objeto comienza a aumentar. Pero, ¿cómo puede la aceleración afectar la distancia recorrida por un objeto en movimiento?
Primero, es posible calcular la distancia total recorrida por un objeto en movimiento si su velocidad y tiempo de movimiento son conocidos. La fórmula para calcular la distancia es:
S = ut + ½at²
Donde S es la distancia total, u es la velocidad inicial, t es el tiempo transcurrido y a es la aceleración. Si una persona sabe que un auto viajó a 40 m/s durante 5 segundos y que su aceleración era de 4 m/s2, entonces se puede calcular la distancia total buscando poner los valores que se disponen en la fórmula.
En otras palabras:
S = (40 m/s)(5 s) + ½(4 m/s2)(5 s)2
S = 200 m + 50 m
S = 250 m
Es decir que el auto recorrió 250 metros durante los primeros 5 segundos del movimiento.
Área bajo la curva
Otro concepto relacionado con la distancia recorrida es el área bajo la curva en la gráfica de la velocidad versus el tiempo. Si se tiene la gráfica, es posible encontrar la distancia recorrida por un objeto gráficamente, como el área debajo de la curva. Esto se debe a que la velocidad y la distancia recorrida están relacionadas mediante la ecuación:
S = ∫ V dt
Donde “∫” es el símbolo de la integral, V es la velocidad del objeto y t es el tiempo.
En este sentido, la integral representa una suma infinitesimal de “pequeñas áreas” debajo de la curva de la velocidad en el tiempo. Cada una de estas áreas representa una fracción infinitesimal de la distancia total recorrida por el objeto en movimiento.
Curiosidades relacionadas con la aceleración
La aceleración es un fenómeno que puede encontrarse en muchos ámbitos, no solo en situaciones comunes en la vida cotidiana. Por ejemplo, un tiburón en el agua también puede experimentar aceleración. Cuando se acerca a un posible alimento, se produce una aceleración medida en galones por segundo, para tratar de alcanzar la presa.
En el caso de las aves, la aceleración también juega un papel importante. Un águila calva, por ejemplo, puede despegar del suelo y alcanzar una altura de 300 pies en menos de un minuto. Este tipo de aceleración es importante ya que le permite a la ave escapar de las amenazas que podría tener en la superficie, como los depredadores.
Por último, es interesante entender que el concepto de la aceleración se encuentra tanto en la vida cotidiana como en la física más profunda. Es uno de los principales factores que impulsan la economía global, ya que las fuerzas económicas aplican presión en distintas direcciones y por períodos de tiempo que requieren aceleración para mover partículas, personas y cosas de un lugar a otro. La aceleración y la velocidad también se encuentran en la naturaleza, en la forma en que los animales y los seres humanos se mueven.
Conclusión
A partir de lo desarrollado, se
