Aceleración
La aceleración es la magnitud vectorial que mide cuánto cambia la velocidad de un cuerpo por unidad de tiempo, y se expresa en m/s².
La aceleración es la magnitud física que mide cuánto y en qué dirección cambia la velocidad de un cuerpo en cada unidad de tiempo. Un coche que arranca, una piedra que cae o un satélite que da vueltas alrededor de la Tierra están acelerando, aunque en el último caso su rapidez apenas varíe. Es una de las ideas centrales de la cinemática y de la dinámica.
¿Qué es la aceleración?
En física, la aceleración es una magnitud vectorial: tiene módulo, dirección y sentido. Se produce siempre que la velocidad cambia, ya sea porque aumenta su valor, porque disminuye (lo que coloquialmente llamamos frenar) o porque cambia la dirección del movimiento. Por eso un coche que toma una curva a velocidad constante en el velocímetro también está acelerando.
La palabra procede del latín accelerare, «apresurar». En el lenguaje cotidiano se asocia a «ir más deprisa», pero en física abarca cualquier variación del vector velocidad.
Fórmula y unidades
La aceleración media es el cociente entre la variación de velocidad y el intervalo de tiempo en que se produce:
La aceleración instantánea es el límite de ese cociente cuando el intervalo tiende a cero, es decir, la derivada de la velocidad respecto al tiempo:
En el Sistema Internacional se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s²). Una aceleración de 1 m/s² significa que la velocidad aumenta 1 m/s cada segundo.
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Aceleración | a | m/s² |
| Velocidad | v | m/s |
| Tiempo | t | s |
| Desplazamiento | x | m |
Tipos de aceleración
- Aceleración media e instantánea: la primera se calcula en un intervalo; la segunda, en un instante concreto.
- Aceleración tangencial: cambia el módulo de la velocidad y va en la dirección del movimiento.
- Aceleración normal o centrípeta: cambia la dirección de la velocidad y apunta hacia el centro de la curva. Su valor es a = v²/r.
- Aceleración angular: variación de la velocidad angular por unidad de tiempo, en rad/s².
- Aceleración de la gravedad: la que adquiere un cuerpo en caída libre; en la superficie terrestre su valor normal es 9,80665 m/s², que suele redondearse a 9,8 m/s².
Relación con la fuerza y con otras magnitudes
La segunda ley de Newton establece que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa:
Con una fuerza neta nula la aceleración es cero y el cuerpo mantiene su velocidad, como dice la primera ley. Esto explica la inercia: cuanto mayor es la masa, más fuerza hace falta para lograr la misma aceleración.
Movimiento con aceleración constante
Cuando la aceleración no cambia, el movimiento se llama rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) y se describe con tres ecuaciones:
x = x₀ + v₀·t + ½·a·t²
v² = v₀² + 2·a·Δx
Si el signo de la aceleración es contrario al de la velocidad, el cuerpo frena. A esa aceleración negativa se le llama a veces deceleración, aunque en física no es un concepto distinto.
Ejemplos de aceleración
- Un coche deportivo que pasa de 0 a 100 km/h en unos 4 s tiene una aceleración media cercana a 7 m/s².
- Una manzana que cae desde un árbol, sin rozamiento apreciable, acelera a unos 9,8 m/s².
- La Luna cae continuamente hacia la Tierra con una aceleración centrípeta muy pequeña, de unos 0,0027 m/s².
- Un tren de alta velocidad al salir de la estación acelera suavemente, a menos de 1 m/s², por comodidad de los viajeros.
Aplicaciones
El diseño de vehículos, el cálculo de frenadas y distancias de seguridad, los acelerómetros de los teléfonos móviles, el airbag, las montañas rusas o la navegación de cohetes dependen de medir o predecir aceleraciones. En medicina aeroespacial se expresa a menudo en múltiplos de g: un piloto de caza puede soportar brevemente 9 g, es decir, unos 88 m/s².
Ejercicios resueltos
1. Un coche pasa de 0 a 100 km/h en 8 s. ¿Cuál es su aceleración media?
Se convierte la velocidad: 100 km/h = 100 000 m / 3600 s = 27,78 m/s. Entonces a = Δv/Δt = 27,78 / 8 = 3,47 m/s².
2. Un ciclista que va a 20 m/s frena de manera uniforme hasta detenerse en 5 s. Calcula la aceleración y la distancia recorrida al frenar.
a = (0 − 20) / 5 = −4 m/s². La distancia es x = v₀·t + ½·a·t² = 20·5 + ½·(−4)·25 = 100 − 50 = 50 m.
3. Una moto parte del reposo con a = 2 m/s². ¿Qué velocidad y qué distancia ha alcanzado a los 10 s?
v = a·t = 2·10 = 20 m/s. x = ½·a·t² = ½·2·100 = 100 m.
4. Un coche toma una curva de 50 m de radio a 10 m/s. ¿Qué aceleración centrípeta experimenta?
a = v²/r = 100 / 50 = 2 m/s², dirigida hacia el centro de la curva.
Preguntas frecuentes
¿Se puede acelerar sin cambiar la rapidez?
Sí. Si cambia la dirección de la velocidad hay aceleración, como en un movimiento circular uniforme, donde el módulo de la velocidad es constante pero existe aceleración centrípeta.
¿Es lo mismo aceleración que velocidad?
No. La velocidad indica cuán rápido y hacia dónde se mueve un cuerpo; la aceleración indica cómo cambia esa velocidad. Un cuerpo puede tener velocidad alta y aceleración nula, o velocidad nula en un instante y aceleración distinta de cero, como una piedra lanzada hacia arriba en su punto más alto.
¿Qué significa una aceleración negativa?
Significa que el vector aceleración apunta en sentido contrario al criterio positivo elegido. Si además la velocidad es positiva, el cuerpo frena; si la velocidad es negativa, el cuerpo acelera en ese sentido.
¿Por qué todos los cuerpos caen con la misma aceleración?
Porque la fuerza de gravedad es proporcional a la masa y la inercia también, de modo que la masa se cancela en a = F/m. Sin rozamiento del aire, una pluma y un martillo caen igual, como se comprobó en la Luna durante la misión Apolo 15.
¿Cómo se mide la aceleración?
Con acelerómetros, que miden la fuerza sobre una masa de prueba, o calculándola a partir de medidas de velocidad y tiempo con sensores, cronómetros o radares.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Aceleración». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/aceleracion/
