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Aceleración: cambio de velocidad y dirección

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Respuesta rápida

La aceleración del automóvil es $3 \, \text{m/s}^2$ . Los objetos se aceleran por la acción de una fuerza neta; con fuerza neta cero, la velocidad es constante.

📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 5 min lectura

Solución — Página 287

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Ejercicio 1

Enunciado: Un automóvil viaja a 15 m/s, acelera durante 5 s y alcanza una velocidad de 30 m/s. Calcula su aceleración.

Identificar los datos: $v_i = 15 \, \text{m/s}$ , $v_f = 30 \, \text{m/s}$ , $t_i = 0 \, \text{s}$ , $t_f = 5 \, \text{s}$ .
Aplicar la fórmula de aceleración media: $a = \frac{v_f - v_i}{t_f - t_i}$ .
Sustituir los valores: $a = \frac{30 \, \text{m/s} - 15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s} - 0 \, \text{s}}$ .
Realizar la resta en el numerador: $30 - 15 = 15 \, \text{m/s}$ .
Dividir entre el intervalo de tiempo: $a = \frac{15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s}} = 3 \, \text{m/s}^2$ .

Pregunta abierta

Enunciado: ¿Qué causa que los objetos se muevan con una velocidad constante o se aceleren?

Respuesta orientativa: Los objetos se mueven con velocidad constante cuando la fuerza neta sobre ellos es cero (primera ley de Newton), mientras que se aceleran cuando una fuerza neta externa actúa sobre ellos, provocando cambios en la magnitud, dirección o sentido de su velocidad. En el movimiento circular, por ejemplo, la aceleración centrípeta surge de una fuerza dirigida hacia el centro. Así, la causa fundamental de la aceleración es la acción de una fuerza no equilibrada.

Respuesta

$a = 3 \, \text{m/s}^2$ en la misma dirección y sentido del movimiento inicial.

Contenido de la página

Cuando la velocidad cambia de dirección, pero no de sentido ni de magnitud, la aceleración apunta en la dirección del cambio; un ejemplo es en un movimiento circular.

En todos estos casos, la aceleración se puede calcular tomando en cuenta las siguientes consideraciones: la velocidad inicial del objeto, representada por el símbolo $\vec{v}_{i}$ ; la velocidad final, representada por el símbolo $\vec{v}_{f}$ ; y el intervalo de tiempo que tardó en ir de la velocidad inicial a la final, representado por $t = t_f - t_i$ . Este cálculo se resume mediante la siguiente ecuación:

$\vec{a} = \frac{\vec{v}_f - \vec{v}_i}{t_f - t_i}$

Así, en el ejemplo del automóvil, si el auto va a 15 m/s en una carretera, de repente acelera durante 5 s, y al pasar ese intervalo de tiempo, llega a una velocidad de 30 m/s, su aceleración será:

$\vec{a} = \frac{\vec{v}_f - \vec{v}_i}{t_f - t_i} = \frac{30 \, \text{m/s} - 15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s} - 0 \, \text{s}} = \frac{15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s}} = 3 \, \text{m/s}^2$

$\vec{a} = 3 \, \text{m/s}^2$ en la misma dirección y sentido a los que se dirigía desde el inicio.

Se debe observar que el tiempo inicial se consideró 0 segundos, debido a que, en la descripción, el tiempo se empezó a medir desde que comenzó a acelerar. Además, la unidad de la aceleración en el SI es metro sobre segundo al cuadrado, lo cual indica que se midió el cambio de la velocidad en un intervalo de tiempo.

En la vida cotidiana, existen muchos objetos con aceleración diferente de cero, puede deberse a que su velocidad cambie de magnitud, o que cambie de sentido o dirección. Cuando una persona gira de repente, está acelerando; cuando un auto que va hacia delante de repente frena o se va de reversa, tiene aceleración diferente de cero. Considerando estas magnitudes físicas, la velocidad y la aceleración, surge la pregunta: ¿qué causa que los objetos se muevan con una velocidad constante o se aceleren?

Ejemplos resueltos

Un automóvil viaja a 15 m/s, acelera durante 5 s y alcanza una velocidad de 30 m/s. Calcula su aceleración.

$a = \frac{30 \, \text{m/s} - 15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s} - 0 \, \text{s}} = \frac{15 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s}} = 3 \, \text{m/s}^2$

Fórmulas y ecuaciones

$\vec{a}$ = $\frac{\vec{v}_f - \vec{v}_i}{t_f - t_i}$

Glosario (4)

Aceleración: Cambio de la velocidad de un objeto por unidad de tiempo. Es una magnitud vectorial.
Velocidad inicial: Velocidad de un objeto al inicio del intervalo de tiempo considerado.
Velocidad final: Velocidad de un objeto al final del intervalo de tiempo considerado.
Intervalo de tiempo: Diferencia entre el tiempo final y el tiempo inicial: $t = t_f - t_i$.

Preguntas para practicar

¿Qué causa que los objetos se muevan con una velocidad constante o se aceleren?

Los objetos se mueven con velocidad constante cuando la fuerza neta sobre ellos es cero (primera ley de Newton), mientras que se aceleran cuando una fuerza neta externa actúa sobre ellos, provocando cambios en la magnitud, dirección o sentido de su velocidad. En el movimiento circular, por ejemplo, la aceleración centrípeta surge de una fuerza dirigida hacia el centro. Así, la causa fundamental de la aceleración es la acción de una fuerza no equilibrada.

Temas y conceptos clave

AceleraciónCambio de velocidadMovimiento circularFuerza y aceleraciónAceleraciónVelocidad inicialVelocidad finalIntervalo de tiempoDirección y sentidoFuerza neta

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Figuras de la página (1)

Diagrama de un movimiento circular con vectores de velocidad $v_1$ y $v_2$ tangentes a la trayectoria, y el vector cambio de velocidad $\Delta v$ apuntando hacia el centro. Se muestran ángulos $\alpha$ y $\theta$. — Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se calcula la aceleración media?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué diferencia hay entre velocidad y aceleración?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué un objeto en movimiento circular se acelera si su rapidez es constante?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Concepto de velocidad
• Operaciones básicas con unidades
• Diferencia entre magnitud escalar y vectorial

Siguiente tema sugerido

Fuerza y masa: segunda ley de Newton

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2150 caracteres

Cuando la velocidad cambia de dirección, pero no de sentido ni de magnitud,la aceleración apunta en la dirección del cambio; un ejemplo es en un movimiento circular.

En todos estos casos, la aceleración se puede calcular tomando en cuenta las siguientes consideraciones: la velocidad inicial del objeto, representada por el símbolo $\vec{v_{\mathrm{i}}}$ la velocidad final, representada por el símbolo $\vec{v_{\mathrm{f}}};\mathrm{y}$ el intervalo de tiempo que tardó en ir de la velocidad inicial a la final, representado por $t=t_{\mathrm{f}}-t_{\mathrm{i}}$ . Este cálculo se resume mediante la siguiente ecuación:

$\frac{\varphi}{a}=\frac{\varphi}{\nu_{\mathrm{f}}-\nu_{\mathrm{i}}}$

$\frac{\mu}{a}=\frac{\nu_{\mathrm{f}}-\nu_{\mathrm{i}}}{t_{\mathrm{f}}-t_{\mathrm{i}}}=\frac{30\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}-15\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}}{5\mathrm{s}-0\mathrm{s}}=\frac{15\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}}{5\mathrm{s}}=3\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^{2}}$

$a=3\frac{m}{s^{2}}$ en la misma dirección y sentido a los que se dirigia desde el inicio

Se debe observar que el tiempo inicial se consideró 0 segundos, debido a que,en la descripción, el tiempo se empezó a medir desde que comenzó a acelerar.Además, la unidad de la aceleración en el si es metro sobre segundo al cuadrado,lo cual indica que se midió el cambio de la velocidad en un intervalo de tiempo.

En la vida cotidiana, existen muchos objetos con aceleración diferente de cero, puede deberse a que su velocidad cambie de magnitud, o que cambie de sentido o dirección. Cuando una persona gira de repente, está acelerando; cuando un auto que va hacia delante de repente frena o se va de reversa, tiene aceleración diferente de cero. Considerando estas magnitudes fisicas, la velocidad y la aceleración, surge la pregunta: jqué causa que los objetos se muevan con una velocidad constante o se aceleren?

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