Come Calcolare l'Accelerazione

Scritto in collaborazione con: Lo Staff di wikiHow

In questo Articolo:Calcolare l'Accelerazione Media sulla base di due Velocità di RiferimentoCalcolare l'Accelerazione Media sulla base di una ForzaVerificare le proprie Conoscenze8 Riferimenti

L'accelerazione è la variazione di velocità di un oggetto in movimento.[1] Se un oggetto si muove a una velocità costante, non vi è nessuna accelerazione; quest'ultima si manifesta solamente quando la velocità dell'oggetto varia. Se la variazione della velocità è costante, l'oggetto si muove con accelerazione costante.[2]. L'accelerazione viene espressa in metri al secondo quadrato e viene calcolata in base al tempo che impiega un oggetto a passare da una velocità all'altra in un dato intervallo, oppure sulla base di una forza esterna applicata all'oggetto in studio.

Parte 1
Calcolare l'Accelerazione Media sulla base di due Velocità di Riferimento

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    Definiamo l'equazione che descrive l'accelerazione media. Puoi calcolare l'accelerazione media di un oggetto in un determinato intervallo di tempo basandoti sulla sua velocità (cioè lo spazio percorso in una direzione specifica in un dato tempo) iniziale e finale. Per farlo, hai bisogno di conoscere l'equazione che descrive l'accelerazione: a = Δv / Δt dove a è l'accelerazione, Δv è la variazione di velocità e Δt è l'intervallo di tempo entro cui avviene tale variazione.[3]
    • L'unità di misura dell'accelerazione è metri al secondo quadrato o m/s2.
    • L'accelerazione è una grandezza vettoriale, possiede ovvero un'intensità e una direzione.[4] L'intensità equivale alla quantità di accelerazione impressa a un oggetto, mentre la direzione è la direzione verso cui si muove. Nel caso un oggetto stia rallentando otterremo un valore negativo dell'accelerazione.
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    Comprendi il significato delle variabili in gioco. Puoi definire le variabili Δv e Δt nel seguente modo: Δv = vf - vi e Δt = tf - ti, dove vf rappresenta la velocità finale, vi è la velocità iniziale, tf è il tempo finale e ti è il tempo iniziale.[5]
    • Dato che l'accelerazione è dotata di una direzione, è importante che sia sempre la velocità iniziale a essere sottratta dalla velocità finale. Invertendo i termini dell'operazione la direzione dell'accelerazione risulterebbe errata.
    • A meno che non venga fornito un dato diverso, normalmente, il tempo iniziale parte sempre da 0 secondi.
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    Utilizza la formula per calcolare l'accelerazione. Per prima cosa metti per iscritto l'equazione del calcolo dell'accelerazione e tutti i valori delle variabili note. L'equazione è la seguente a = Δv / Δt = (vf - vi)/(tf - ti). Sottrai la velocità iniziale da quella finale, quindi dividi il risultato per l'intervallo di tempo in oggetto. Il risultato finale rappresenta l'accelerazione media nel tempo.
    • Se la velocità finale è inferiore a quella iniziale, otterremo un valore dell'accelerazione negativo, segnale che indica che l'oggetto in questione sta rallentando il suo movimento.
    • Esempio 1. Una macchina da corsa accelera in modo costante passando da una velocità di 18,5 m/s a 46,1 m/s in 2,47 secondi. Qual è l'accelerazione media?
      • Prendi nota dell'equazione per il calcolo dell'accelerazione: a = Δv / Δt = (vf - vi)/(tf - ti).
      • Definisci le variabili note: vf = 46,1 m/s, vi = 18,5 m/s, tf = 2,47 s, ti = 0 s.
      • Sostituisci i valori ed esegui i calcoli: a = (46,1 – 18,5)/2,47 = 11,17 m/s2.
    • Esempio 2. Un motociclista viaggia alla velocità di 22,4 m/s. In 2,55 s si ferma completamente. Calcolare la sua decelerazione.
      • Prendi nota dell'equazione per il calcolo dell'accelerazione: a = Δv / Δt = (vf - vi)/(tf - ti).
      • Definisci le variabili note: vf = 0 m/s, vi = 22,4 m/s, tf = 2,55 s, ti = 0 s.
      • Sostituisci i valori ed esegui i calcoli: a = (0 – 22,4)/2,55 = -8,78 m/s2.

Parte 2
Calcolare l'Accelerazione Media sulla base di una Forza

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    Definisci la seconda legge di Newton relativa al moto. Questo principio afferma che quando le forze esercitate su un oggetto non sono più bilanciate, quest'ultimo è soggetto a un'accelerazione. L'intensità dell'accelerazione dipende dalla forza netta applicata all'oggetto e dalla sua massa.[6] Basandosi su questo principio, l'accelerazione può essere calcolata una volta note l'intensità della forza applicata all'oggetto in questione e la sua massa.
    • La legge di Newton è rappresentata dalla seguente equazione: Fnet = m * a, dove Fnet è la forza totale che agisce sull'oggetto, m è la massa dell'oggetto studiato e a è l'accelerazione risultante.
    • Quando si usa questa equazione occorre utilizzare come unità di misura il sistema metrico. Per esprimere la massa si utilizzano i chilogrammi (kg), per esprimere la forza si utilizzano i newton (N) e per descrivere l'accelerazione si utilizzano i metri per secondo quadrato (m/s2).
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    Trova la massa dell'oggetto in questione. Per individuare questa informazione, puoi semplicemente pesarlo utilizzando una bilancia ed esprimere il risultato in grammi. Se stai studiando un oggetto molto grande, dovrai avvalerti molto probabilmente di una fonte di riferimento da cui ottenere questo dato. La massa degli oggetti molto grandi normalmente viene espressa in chilogrammi (kg).
    • Per utilizzare l'equazione fornita in questa guida dobbiamo convertire il valore della massa in chilogrammi. Se il valore della massa è espresso in grammi, dividilo semplicemente per 1000 per ottenere il controvalore in chilogrammi.
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    Calcola la forza netta che agisce sull'oggetto. La forza netta è l'intensità della forza non bilanciata che agisce sull'oggetto in questione. In presenza di due forze opposte fra loro, dove una delle due è maggiore dell'altra, abbiamo una forza netta avente la stessa direzione di quella più intensa.[7] L'accelerazione si ha quando una forza non più bilanciata agisce su un oggetto causandone una variazione della velocità in direzione della forza stessa.
    • Esempio: ipotizziamo che tu e il tuo fratellone stiate giocando al tiro alla fune. Tu tiri la corda verso sinistra con una forza di 5 newton, mentre tuo fratello la tira verso di sé con una forza di 7 newton. La forza netta applicata alla fune è quindi di 2 newton verso destra, cioè la direzione in cui tira tuo fratello.
    • Per poter comprendere appieno le unità di misura, sappi che 1 newton (N) è pari a 1 chilogrammo-metro per secondo quadrato (kg-m/s2).[8]
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    Imposta l'equazione originale "F = ma" in modo da calcolare l'accelerazione. Per farlo, dividi entrambi i membri per la massa ottenendo quindi la seguente formula: "a = F/m". Per calcolare l'accelerazione, dovrai semplicemente dividere la forza per la massa dell'oggetto ad essa soggetto.
    • La forza è direttamente proporzionale all'accelerazione; ovvero, una forza maggiore imprime un'accelerazione maggiore.
    • Al contrario, la massa è inversamente proporzionale all'accelerazione, quindi all'aumentare della massa l'accelerazione diminuisce.
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    Usa la formula individuata per calcolare l'accelerazione. Abbiamo evidenziato che l'accelerazione è uguale alla forza netta che agisce su un oggetto divisa per la sua massa. Una volta individuati i valori delle variabili in gioco, esegui semplicemente i calcoli.
    • Esempio: una forza di 10 newton agisce in modo uniforme su un oggetto avente una massa di 2 kg. Qual è l'accelerazione dell'oggetto?
    • a = F/m = 10/2 = 5 m/s2

Parte 3
Verificare le proprie Conoscenze

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    Direzione dell'accelerazione. In fisica il concetto di accelerazione non coincide sempre con quello che utilizziamo nella vita di tutti i giorni. L'accelerazione ha una direzione che normalmente viene rappresentata verso l'alto e verso destra, se positiva, oppure verso il basso e verso sinistra, se negativa. Basandoti sul seguente schema, verifica se la soluzione al tuo problema è corretta:
Comportamento dell'automobile Come varia la velocità? Direzione dell'accelerazione
Il pilota guida verso destra (+) premendo il pedale dell'acceleratore + → ++ (aumento considerevole) positiva
Il pilota guida verso (+) premendo il pedale del freno ++ → + (aumento ridotto) negativa
Il pilota guida verso sinistra (-) premendo il pedale dell'acceleratore - → -- (diminuzione considerevole) negativa
Il pilota guida verso sinistra (-) premendo il pedale del freno -- → - (diminuzione ridotta) positiva
Il pilota guida a velocità costante nessuna variazione l'accelerazione è pari a 0
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    Direzione della forza. La forza genera un'accelerazione solo nella sua direzione. Alcuni problemi potrebbero cercare di trarti in inganno fornendoti dati non rilevanti allo scopo di trovare la soluzione.
    • Esempio: un modellino di un'imbarcazione giocattolo avente una massa di 10 kg accelera in direzione nord a 2 m/s2. Il vento soffia da ovest esercitando sull'imbarcazione una forza di 100 newton. Qual è la nuova accelerazione della barca verso nord?
    • Soluzione: dato che la forza del vento è perpendicolare a quella del moto, non ha nessun impatto sull'oggetto. L'imbarcazione continuerà quindi ad accelerare verso nord a 2 m/s2.
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    Forza netta. Se sull'oggetto in questione agiscono più forze, prima di poter calcolare l'accelerazione, dovrai combinarle fra loro in modo corretto per calcolare la forza netta che agisce sull'oggetto. In uno spazio bidimensionale si dovrà agire così:
    • Esempio: Luca sta tirando verso destra un container dalla massa di 400 kg applicando una forza di 150 newton. Giorgio, posizionato sulla sinistra del container, lo sta spingendo con una forza di 200 newton. Il vento soffia da sinistra esercitando una forza di 10 newton. Qual è l'accelerazione del container?
    • Soluzione: questo problema utilizza le parole per cercare di confonderti le idee. Disegna un diagramma di tutte le forze in gioco: una verso destra di 150 newton (esercitata da Luca), una seconda sempre verso destra di 200 newton (esercitata da Giorgio) e infine l'ultima di 10 newton verso sinistra. Assumendo che la direzione in cui il container si muova sia verso destra, la forza netta sarà pari a 150 + 200 - 10 = 340 newton. L'accelerazione sarà quindi pari a: a = F / m = 340 newton / 400 kg = 0,85 m/s2.

Informazioni sull'Articolo

Questo articolo è stato scritto in collaborazione con il nostro team di editor e ricercatori esperti che ne hanno approvato accuratezza ed esaustività.

Categorie: Fisica

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