Isaac Newton, conocido como el padre de la física moderna, fue el primero en estudiar la aceleración al proclamar que un objeto es capaz de conservar su movimiento rectilíneo uniforme (MRU) siempre y cuando no existan fuerzas que lo aceleren.
De lo anterior se desprende que, cuando un cuerpo se mueve por el espacio, su velocidad nunca es igual, sino que puede ir aumentando a medida que se desplaza. A este hecho particular se lo llama, en física, aceleración y no debe confundirse con la celeridad (o rapidez). Éste último término se refiere al “módulo de velocidad” del cuerpo en movimiento. Cuando este módulo disminuye, hablamos de frenado.
¿Qué es la aceleración?
La aceleración es, entonces, un tipo de magnitud. Precisamente, la que señala los cambios de velocidad de un objeto en un periodo de tiempo. Al igual que la velocidad, la aceleración también tiene una dirección específica, por lo que se trata de una magnitud vectorial.
Para expresarla en fórmulas, se utiliza el signo (a) y la unidad de media se calcula en metros por segundos cuadrados (m/s2).
Hemos dicho que, según Newton, la aceleración se produce cuando existen fuerzas que accionan sobre un objeto haciendo que su velocidad crezca o se reduzca. También es importante tener en cuenta la dirección que lleva la aceleración y que puede ser positiva o negativa.
La aceleración será positiva cuando el objeto se mueva en hacia la dirección positiva y, por ello mismo, crecerá la velocidad. Por lo contrario, si el objeto avanza hacia la dirección negativa o pierde velocidad, la aceleración será de carácter negativo.
También existe la aceleración medida, que se calcula como el promedio de todas las aceleraciones por las que pasa un objeto en un determinado tiempo.
Fórmula de la aceleración
En matemáticas, la fórmula de la aceleración se escribe como a = dv/dt. Donde (a) es la aceleración, (dv) quiere decir “diferencia de velocidades”, mientras que (dt) expresa el tiempo en el cual tiene lugar la aceleración.
Esta fórmula quiere decir que, cuando hablamos de mecánica clásica, la aceleración se calcula como la variación de la velocidad de un cuerpo en el tiempo.
Para deducir las variaciones de velocidad y el tiempo de manera exacta pueden usarse las siguientes fórmulas:
- (dv = vf – vi) en la cual vf quiere decir velocidad final, mientras que vi es la velocidad inicial del objeto móvil. De esta diferencia surge la dirección de la aceleración.
- (dt = tf – ti) en este caso se representan el tiempo final y el tiempo inicial del movimiento, donde el tiempo inicial siempre es 0s (cero segundos), salvo cuando se indica otra cosa.
- Por último, existe una fórmula que expresa la Segunda Ley de Newton, la cual establece que “la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a la masa”. Esto se escribe (F = m.a) y al despejar (a) se obtiene que (a = F / m). En este caso (F) es la fuerza aplicada a la masa (m) del objeto que tiene obtendrá la aceleración (a).
Velocidad y aceleración
Al principio de este artículo advertimos que no deben confundirse la aceleración con la velocidad, puesto que lo que revela la velocidad es cuánta distancia atraviesa un cuerpo en un lapso. Esto se manifiesta en la unidad de velocidad que puede ser metros sobre segundos (m/s) o kilómetros por hora (km/h) u otra similar.
La aceleración, en cambio, hemos dicho que se expresa en metros sobre segundos cuadrados (m/s2), debido a que se trata de una variación de la velocidad en una unidad de tiempo.
Aceleración lineal
Todo lo que explicamos a lo largo del artículo, vale para la aceleración lineal, es decir, cuando un objeto se mueve en una línea recta, ya sea de manera horizontal como un auto o vertical como un objeto en caída libre. En ese último caso se habla de la aceleración gravitacional, que está influida por la fuerza de atracción que genera el núcleo terrestre hacia todos los objetos, por supuesto hablamos de la gravedad.
Aceleración en un círculo
Pensemos ahora qué ocurre cuando un objeto se mueve en círculos, como puede ser una bola atada al extremo de una cuerda que se hace girar.
En el ejemplo, la bola tendrá una aceleración constante, con la misma dirección que la cuerda que la sujeta pero, a la vez, dirigida a la mano del sujeto que la mueve. Es por esto último que aquí se habla de aceleración centrípeta, ya que la fuerza que interviene es, justamente, la centrípeta.
Ejemplos de aceleración
Cuando explicamos la aceleración, nos referimos a qué tan rápido modifica su velocidad un objeto en reposo. Tomemos por ejemplo a un objeto que, luego de salir de reposo, alcanza una velocidad de 20 km/h; en ese caso decimos que el objeto aceleró. Ahora, si comparamos un móvil que necesita 4 segundos para llegar a esa velocidad con otro que demora 6 segundos en llegar a la misma velocidad; concluiremos que el primero posee mayor aceleración.
Un ejemplo típico de aceleración es una pelota de golf golpeada por el palo. Si conocemos la masa de la pelota y a fuerza que le imprime el golpe, podemos calcular la aceleración.
También se puede calcular la aceleración negativa o desaceleración de un auto si conocemos su velocidad antes de empezar a frenar y el tiempo que le lleva bajar esa velocidad a cero.
En el caso de la caída libre, pensemos en una maceta cayendo de un balcón hacia la calle. En este caso, la velocidad inicial es cero pero aumentará por acción de la gravedad hasta alcanzar una velocidad máxima al estrellarse en el piso. Con esta última medida (velocidad final) y el tiempo que tardó la maceta en caer, obtendremos la aceleración de la gravedad.