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Aceleração linear é a taxa de mudança de velocidade, durante um dado período de tempo, de um objeto se movendo em uma direção. Este é um conceito bem básico na Física e é parte da mecânica clássica - o campo específico da Física que lida com as leis de movimento de objetos não-atômicos (o movimento e comportamento de partículas atômicas é descrito na mecânica quântica). O exemplo mais simples no dia-a-dia da aceleração linear é um carro que acelera continuamente por uma estrada reta.
Termos e conceitos
A velocidade é definida como a taxa de mudança na posição de um objeto em movimento por um período de tempo. No Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em metros por segundo ou m/s. "Metros" descreve a mudança na posição ou a distância, e "segundos" é a unidade de tempo. Um objeto em movimento que cobre mais distância por cada unidade de tempo está se movendo mais rápido, ou tem uma velocidade mais alta. Um objeto em movimento é dito em aceleração quando sua velocidade muda. Aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado ou m/s². Então um carro acelerando a 15 m/s² está aumentando sua velocidade a uma taxa de 15 metros por segundo a cada segundo que ele se move.
Equívocos
Na linguagem comum do dia-a-dia, nós frequentemente usamos as palavras velocidade e rapidez indistintamente. Mas na Física, velocidade é classificada como uma quantidade vetorial, enquanto rapidez é uma quantidade escalar. A diferença é que uma quantidade vetorial inclui uma descrição de direção. Portanto "10 m/s Norte" é uma medida de velocidade, enquanto "10 m/s" é uma medida de rapidez. Também, aceleração é uma quantidade vetorial e, em aceleração linear, o objeto deve estar se movendo enquanto se move em uma única direção.
Além disso, aceleração como é usada na Física, não necessariamente significa um aumento na velocidade. A definição "taxa de mudança" inclui uma redução na quantidade também. Então, a aceleração pode ser um número negativo. A medida "-10 m/s²" significa que o objeto em movimento está desacelerando a 10 m/s para cada segundo em movimento.
Cálculo
O conceito de aceleração é parte da segunda Lei de Newton, sobre movimento, que diz que a força agindo sobre um objeto é igual a sua massa multiplicada por sua aceleração. É expressa na equação F = m . a ; onde "F" é o símbolo para força, "m" para massa, e "a" é aceleração. Se a força agindo em um objeto e sua massa são conhecidas, sua aceleração pode ser determinada dividindo-se a força pela massa: a = F/m.
Outra forma de calcular a aceleração é pegando a diferença na velocidade e dividir pela diferença no tempo: a = dv/dt, sendo "dv" a diferença na velocidade" (v2 - v1) e "dt" a diferença no tempo (t2 - t1). Por exemplo, se um carro em repouso começa a se mover e atinge a velocidade de 20 m/s em 10 segundos, então sua aceleração seria de 2 m/s² (20 metros por segundo - 0 metros por segundo / 10 segundos - 0 segundos).
Movimento circular
Aceleração linear se aplica somente no contexto de movimento linear, que é o movimento ao longo de uma linha reta. Mas objetos também podem se mover e acelerar de outras formas. Como a aceleração mede mudanças em velocidade, e velocidade inclui direção, uma mudança na direção também é chamada aceleração. Por exemplo, se um carro movendo-se constantemente a 20 m/s por uma estrada reta de repente entra numa curva, este carro está acelerando enquanto se move pela curva, mesmo que sua velocidade não mude. A aceleração sentida pelo motorista é chamada "aceleração circular".
Aplicação
Como parte de uma lei fundamental da física, o princípio da aceleração linear é usado em diversos campos, da engenharia à astronomia. Um exemplo notável é uma máquina usada pela Administração Espacial e Aeronáutica Nacional (NASA), chamada Aparelho de Medição de Massa de Aceleração Linear Espacial ou SLAMMD. Esta máquina é usada para medir a massa dos astronautas em órbita. Seu princípio implícito é a Segunda Lei de Newton sobre movimento, mas dessa vez a massa é determinada dividindo-se a força pela aceleração: m = F/a.