Sia la velocità che l'accelerazione descrivono il movimento, ma c'è un'importante differenza tra i due. Se stai studiando fisica al liceo o al college, è essenziale comprendere le differenze tra loro. Comprendere cosa significa velocità porta a capire cosa significa accelerazione perché mentre la velocità è il tasso di cambiamento di posizione, l'accelerazione è il tasso di cambiamento di velocità. Se stai viaggiando a un ritmo costante, hai velocità ma nessuna accelerazione, ma se stai viaggiando e il tuo ritmo sta cambiando, hai velocità e accelerazione.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La velocità è la velocità di variazione della posizione rispetto al tempo, mentre l'accelerazione è la velocità di variazione della velocità. Entrambe sono quantità vettoriali (e quindi hanno anche una direzione specificata), ma le unità di velocità sono metri al secondo mentre le unità di accelerazione sono metri al secondo quadrato.
Che cos'è la velocità?
Il tasso di variazione della tua posizione nel tempo definisce la tua velocità. Nel linguaggio di tutti i giorni, velocità significa la stessa cosa di velocità. Tuttavia, in fisica, c'è un'importante distinzione tra i due termini. La velocità è una grandezza "scalare", e si misura in unità di distanza/tempo, quindi in metri al secondo o miglia all'ora. La velocità è una quantità "vettore", quindi ha sia una grandezza (la velocità) che una direzione. Tecnicamente, dire che stai viaggiando a 5 metri al secondo è una velocità e dire che stai viaggiando a 5 metri al secondo verso nord è una velocità, perché anche quest'ultima ha una direzione.
La formula per la velocità è:
\text{velocity}=\frac{\text{distanza percorsa}}{\text{tempo impiegato}}
Nel linguaggio del calcolo, può essere più precisamente definito come il tasso di cambiamento di posizione rispetto al tempo e quindi è data dalla derivata dell'equazione della posizione rispetto a tempo.
Che cos'è l'accelerazione?
L'accelerazione è il tasso di variazione della velocità nel tempo. Come la velocità, questa è una quantità vettoriale che ha una direzione e una grandezza. Un aumento della velocità è comunemente chiamato accelerazione mentre una diminuzione della velocità è talvolta definita decelerazione. Tecnicamente, poiché la velocità include sia una direzione che una velocità, un cambio di direzione a velocità costante è ancora considerato accelerazione. L'accelerazione può essere definita semplicemente come:
\text{accelerazione}=\frac{\text{cambiamento di velocità}}{\text{tempo impiegato per cambiare la velocità}}
L'accelerazione ha unità di distanza/tempo al quadrato, ad esempio metri/secondo2.
Nel linguaggio del calcolo, questo è più precisamente definito come il tasso di variazione della velocità con rispetto al tempo, quindi si trova prendendo la derivata dell'espressione per la velocità rispetto a tempo. In alternativa, puoi trovarlo prendendo la seconda derivata dell'espressione per la posizione rispetto al tempo.
Accelerazione costante vs. Velocità costante
Viaggiare a velocità costante significa andare continuamente alla stessa velocità nella stessa direzione. Se hai una velocità costante, significa che hai un'accelerazione zero. Puoi immaginarlo come guidare lungo una strada dritta ma mantenendo il tachimetro sullo stesso valore.
Un'accelerazione costante è abbastanza diversa. Se viaggi con un'accelerazione costante, la tua velocità cambia sempre, ma cambia di una quantità costante ogni secondo. L'accelerazione di gravità sulla Terra ha il valore costante 9,8 m/s2, quindi puoi immaginarlo come far cadere qualcosa da un grattacielo. La velocità inizia bassa, ma aumenta di 9,8 m/s per ogni secondo di caduta per gravità.
Accelerazione e seconda legge di Newton
L'accelerazione, piuttosto che la velocità, costituisce una parte fondamentale della seconda legge del moto di Newton. L'equazione èF = ma, doveFrappresenta la forza,mè massa, eunè l'accelerazione. A causa del legame tra velocità e accelerazione, puoi anche scrivere questo comeforza = massa × la velocità di variazione della velocità. Tuttavia, l'accelerazione è la caratteristica chiave qui, non la velocità.
Velocità e slancio
L'equazione per la quantità di moto usa la velocità invece dell'accelerazione. Lo slancio èp = mv, dovepè slancio,mè massa, evè la velocità. Nella seconda legge di Newton, l'accelerazione moltiplicata per la massa dà forza, mentre quando la velocità viene moltiplicata per la massa, questo dà il momento. Le loro definizioni sono diverse e questo mostra come tali differenze portino in pratica a equazioni distinte.