Accelerazione

Un'auto che passa da 0 a 100 km/h in 10 secondi aumenta la propria velocità di circa 2.8 m/s ogni secondo.

L'accelerazione è la variazione di velocità per secondo

Quando premi l'acceleratore, la velocità dell'auto cambia. L'accelerazione misura la rapidità di questa variazione: a = Δv ÷ Δt, cioè variazione di velocità divisa per il tempo impiegato. Se un'auto passa da 0 a 27.8 m/s (100 km/h) in 10 s, la sua accelerazione media è 27.8 ÷ 10 ≈ 2.8 m/s ogni secondo. L'unità si scrive m/s² e si legge «metri al secondo quadrato», ma può essere utile dirlo per esteso: ogni secondo la velocità cambia di 2.8 m/s.

L'accelerazione è vettoriale. Se scegli come positivo il verso in avanti, aumentare la velocità in avanti dà un'accelerazione positiva, frenare ne dà una negativa. Un'auto che rallenta da 20 m/s a 0 in 4 s ha a = (0 − 20) ÷ 4 = −5 m/s². Spesso si parla di decelerazione, ma in fisica è un'accelerazione con il segno meno. Attenzione: un'accelerazione negativa non significa sempre rallentare. Un'auto che va in retromarcia sempre più velocemente ha velocità e accelerazione negative, ma sta aumentando la sua velocità scalare.

Anche curvare significa accelerare

La velocità vettoriale comprende la direzione, quindi anche cambiare direzione è un'accelerazione. Una pallina legata a un filo e fatta ruotare a velocità scalare costante accelera continuamente verso il centro. La pallina nel laboratorio del moto mostra un altro caso: la velocità orizzontale resta costante, mentre quella verticale cambia della stessa quantità ogni secondo. La pallina accelera dunque verso il basso per tutto il volo, anche nel punto più alto, dove si muove orizzontalmente.

Equazioni per l'accelerazione costante

Quando l'accelerazione rimane costante, bastano poche equazioni per descrivere il moto. Velocità dopo un tempo t: v = v₀ + a t. Spostamento dopo un tempo t: d = v₀ t + ½ a t². Partendo da fermo, diventano v = a t e d = ½ a t². Un'auto che parte da ferma con accelerazione di 3 m/s² raggiunge 3 × 6 = 18 m/s dopo 6 s e ha percorso ½ × 3 × 6² = 54 m. Nota il termine t² nella distanza: raddoppiando il tempo, la distanza quadruplica, perché nella seconda metà l'auto si muove anche più velocemente.

L'accelerazione si sente. Quando un ascensore comincia a salire ti senti per un momento più pesante; quando rallenta in cima ti senti più leggero. Quando un autobus parte, ti inclini all'indietro; quando frena, vieni sbalzato in avanti. La velocità costante, invece, non si avverte: su un aereo che procede regolarmente alla velocità di crociera puoi versare una bevanda senza rovesciarla. Il corpo percepisce le variazioni di velocità, non la velocità stessa: è un primo indizio della prima legge di Newton, che incontrerai nel corso sulle forze.