Aceleração
Na mecânica, a aceleração descreve a variação da velocidade de um objeto ao longo do tempo. Por ser uma grandeza vetorial, sua direção é determinada pela força resultante que atua sobre o objeto. A magnitude da aceleração, explicada pela segunda lei de Newton, depende de duas causas: o saldo líquido das forças externas (diretamente proporcional) e a massa do objeto (inversamente proporcional).
Pontos-chave
- Aceleração é a taxa de variação da velocidade de um objeto em relação ao tempo.
- Acelerações são grandezas vetoriais, com direção dada pela força resultante.
- A segunda lei de Newton relaciona aceleração, força resultante e massa.
- Aceleração pode ser média ou instantânea, calculada por diferença ou derivada.
- A unidade SI de aceleração é o metro por segundo ao quadrado (m/s²).
A aceleração média é calculada dividindo a variação da velocidade de um objeto pela duração do intervalo de tempo. Matematicamente, é a diferença entre a velocidade final e a inicial dividida pela diferença entre o tempo final e o inicial (Δv / Δt).
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A aceleração instantânea é o limite da aceleração média quando o intervalo de tempo se torna infinitesimalmente pequeno. Em cálculo, é a derivada do vetor velocidade em relação ao tempo (dv/dt). Como a velocidade é a derivada da posição (dx/dt), a aceleração é a segunda derivada da posição em relação ao tempo (d²x/dt²). Se o movimento for em linha reta, grandezas vetoriais podem ser substituídas por escalares. A integral da função de aceleração ao longo do tempo resulta na função de velocidade, representando a área sob a curva de um gráfico de aceleração x tempo.
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A aceleração transversal, perpendicular à velocidade, muda a direção do movimento. Se essa aceleração for constante em intensidade e sempre ortogonal à velocidade, ocorre um movimento circular, caracterizado pela aceleração centrípeta. Um valor comum de aceleração é 'g', a aceleração da gravidade terrestre ao nível do mar, aproximadamente 9,81 m/s². Na mecânica clássica, a aceleração (a) está ligada à força (F) e massa (m) pela segunda lei de Newton (F=ma). A aceleração é uma quantidade absoluta na mecânica clássica. Einstein, com a relatividade especial, mostrou que forças sentidas sob aceleração constante são indistinguíveis das de um campo gravitacional, definindo a relatividade geral.
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A aceleração possui as dimensões de velocidade divididas pelo tempo (L/T²). A unidade padrão no Sistema Internacional (SI) é o metro por segundo ao quadrado (m/s²), indicando a variação da velocidade em metros por segundo a cada segundo.
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Um objeto em movimento circular, como um satélite orbitando a Terra, está acelerando devido à mudança de direção, mesmo com velocidade constante. Isso é chamado de aceleração centrípeta. A aceleração adequada, medida por um acelerômetro, é a aceleração de um corpo em relação a uma condição de queda livre. Na mecânica clássica, a aceleração do centro de massa de um corpo é proporcional à força resultante (F=ma). À medida que as velocidades se aproximam da velocidade da luz, efeitos relativísticos se tornam significativos.
