Aceleração

Um carro que vai de 0 a 100 km/h em 10 segundos ganha cerca de 2.8 m/s de rapidez a cada segundo.

Aceleração é a variação da velocidade por segundo

Quando você pisa no acelerador, a velocidade do carro muda. A aceleração mede a rapidez dessa mudança: a = Δv ÷ Δt, a variação de velocidade dividida pelo tempo gasto. Se um carro vai de 0 a 27.8 m/s (100 km/h) em 10 s, sua aceleração média é 27.8 ÷ 10 ≈ 2.8 m/s por segundo. Escrevemos a unidade como m/s², lida como "metros por segundo ao quadrado", mas dizer por extenso ajuda: a cada segundo, a velocidade muda 2.8 m/s.

A aceleração é vetorial. Se você escolhe o sentido para a frente como positivo, ganhar rapidez para a frente produz aceleração positiva, e frear produz aceleração negativa. Um carro que reduz sua velocidade de 20 m/s para 0 em 4 s tem a = (0 − 20) ÷ 4 = −5 m/s². Isso costuma ser chamado de desaceleração, mas na física é uma aceleração com sinal negativo. Atenção: aceleração negativa nem sempre significa redução de rapidez. Um carro que anda de ré cada vez mais rápido tem velocidade negativa e aceleração negativa, mas sua rapidez aumenta.

Fazer uma curva também é acelerar

Como a velocidade inclui direção e sentido, mudar a direção também é acelerar. Uma bola presa a um fio e girando em círculo com rapidez constante acelera em direção ao centro o tempo todo. A bola no laboratório de movimento mostra outro caso. Sua velocidade horizontal permanece igual, mas a vertical varia a mesma quantidade a cada segundo. Por isso, a bola acelera para baixo durante todo o voo, mesmo no ponto mais alto, onde se move para o lado.

Equações para aceleração constante

Quando a aceleração é constante, algumas equações curtas descrevem o movimento. Velocidade após um tempo t: v = v₀ + a t. Deslocamento após um tempo t: d = v₀ t + ½ a t². Partindo do repouso, elas se tornam v = a t e d = ½ a t². Um carro que parte do repouso com aceleração de 3 m/s² atinge 3 × 6 = 18 m/s após 6 s e percorre ½ × 3 × 6² = 54 m. Observe o t² na distância: ao dobrar o tempo, a distância fica quatro vezes maior, pois o carro também está mais rápido na segunda metade.

Você consegue sentir a aceleração. Quando um elevador começa a subir, você se sente mais pesado por um instante; quando ele desacelera no alto, você se sente mais leve. Quando um ônibus arranca, você se inclina para trás; quando freia, seu corpo vai para a frente. Já uma rapidez constante não é sentida: em um avião voando suavemente em velocidade de cruzeiro, é possível servir uma bebida sem derramá-la. Seu corpo percebe variações de velocidade, não a velocidade em si. Essa é uma primeira pista da primeira lei de Newton, estudada no curso Forças.