Accelerazione

Accelerazione Grandezza fisica vettoriale, definita come la variazione della velocità di un corpo nell’unità di tempo. Poiché la velocità è una grandezza vettoriale, specificata cioè da intensità o modulo, direzione e verso, un corpo ha un’accelerazione non nulla se la sua velocità varia nel tempo non solo per modulo, ma anche soltanto per direzione o per verso di moto. Nel Sistema internazionale, l’accelerazione si misura in m/s².

A seconda che la variazione di velocità sia positiva o negativa (vale a dire, che la velocità aumenti o diminuisca nell’intervallo di tempo considerato), l’accelerazione risulta positiva o negativa e il corpo, corrispondentemente, accelerato o decelerato.

Si definisce accelerazione media nell’intervallo di tempo Δt il rapporto a = Δv/Δt, che rappresenta la variazione di velocità Δv nell’intervallo di tempo considerato. L’accelerazione media fornisce una stima approssimativa della variazione di velocità, per l’appunto un valore medio, tanto più attendibile quanto più piccolo è l’intervallo di tempo considerato. Per avere una stima più precisa della variazione di velocità in un moto vario, conviene considerare l’accelerazione istantanea, definita come il limite, per Δt che tende a zero, del rapporto Δv/Δt. In un moto uniformemente accelerato, accelerazione media e accelerazione istantanea coincidono; in tutti gli altri tipi di moto, invece, l’accelerazione media rappresenta il valore medio dell’accelerazione istantanea nell’intervallo di tempo considerato.

Un esempio di moto uniformemente accelerato è quello che anima un corpo libero di cadere sulla superficie terrestre: esso possiede, per effetto della forza di gravità, un’accelerazione diretta verso il basso che, con buona approssimazione, si mantiene costante e pari a 9,8 m/s². Un altro esempio di moto accelerato è quello di un corpo legato all’estremità di una corda e vincolato a muoversi con velocità costante lungo una traiettoria circolare; in questo caso l’accelerazione è uniforme e diretta lungo la corda, verso il centro della circonferenza (accelerazione centripeta).

Nei moti circolari conviene definire l’accelerazione angolare: la variazione della velocità angolare nell’unità di tempo. La velocità angolare di un corpo che ruota è la misura, in radianti al secondo, della rapidità di rotazione intorno a un asse fissato. Un cambiamento della velocità di rotazione o della direzione dell’asse dà luogo a una variazione della velocità angolare e, quindi, a un’accelerazione angolare diversa da zero.

Come afferma il primo principio della dinamica, un corpo non soggetto a forze rimane in quiete o, al più, si muove di moto rettilineo uniforme. Perché invece sia dotato di un’accelerazione, deve essere necessariamente sottoposto all’azione di una forza. In accordo col secondo principio della dinamica, allora, l’accelerazione risulta direttamente proporzionale alla forza applicata F, secondo la formula a = F/m, dove m è la massa inerziale del corpo. Ad esempio, nel caso di un corpo che cade sulla superficie terrestre per effetto dell’accelerazione di gravità g, tale corpo deve il suo moto accelerato all’azione della forza di gravità F_g, esercitata dalla massa della Terra su qualunque corpo posto nelle sue vicinanze. Nel caso di un moto circolare uniforme, il corpo deve la sua accelerazione centripeta alla forza centripeta che lo tiene vincolato alla traiettoria circolare.