Unidades de aceleração e força

Ines Carmo

18 September, 2020

Hoje passaremos em revista as unidades de medida mais utilizadas no mundo da automoção: vamos falar das unidades de aceleração e força. Para tal, é necessário falar um pouco sobre aceleração.

O que é a aceleração

Comecemos a análise das unidades de aceleração e força com o primeiro ponto. A aceleração é a variação da velocidade de um objeto quando se move. Se o objeto em questão mantém a velocidade de forma constante, então não está a acelerar, algo que fará quando a sua velocidade se altera. A aceleração mede-se em metros por segundo ao quadrado e faz-se com base no tempo que se leva a passar de uma velocidade para outra, ou quando uma força se aplica no objeto.

A aceleração mede quão rápido muda a velocidade de um corpo, neste caso de um automóvel. Basicamente, para a calcular temos de tomar a variação da velocidade e dividi-la entre o tempo que decorreu. No sistema internacional de unidades, como a velocidade se mede em m/s e o tempo em segundos, a unidade de aceleração é de m/s2,

De facto, muito poucas vezes se dá a medição da aceleração de um veículo. É mais como que nos deem o tempo que demora a chegar aos 100km/h partindo de parado. É a medição inversa, claro que quanto menor seja o tempo necessário, maior será a aceleração.

Como se mede la aceleração: a fórmula

aceleração

Pode-se calcular a aceleração ao ter em conta as duas velocidades do objeto, tanto a que tinha inicialmente como a que tem depois de acelerar. Para poder calculá-la, é imprescindível que conheça a fórmula da aceleração:

a = Δv / Δt Na mesma, “a” é a aceleração, “Av” é a variação da velocidade e “At” é o tempo que há nessa variação. A aceleração é uma quantidade vetorial, pelo que tem una direção e uma magnitude. Se o objeto está a acelerar, o resultado será positivo, enquanto que se desacelera, será negativo. É muito importante que possa entender as variáveis para calcular a aceleração. Pode-se definir Av y At com mais detalhe: Δv = vf – vi e Δt = tf – ti onde vf é a velocidade finalvi é a velocidade inicialtf é o tempo final e ti é o tempo inicial (que é de 0 segundos a não ser que o problema diga o contrário).

a = vf – vi / tf – ti

Outras unidades de aceleração

Outra unidade para a aceleração, do sistema CGS, é o Gal, em honra de Galileu. Surge quando se usa o centímetro como unidade para as distâncias, em vez do metro. Quer dizer, um corpo sofre uma aceleração de 1 Gal se num segundo passar do repouso a mover-se com uma velocidade de 1cm/s. portanto, 1 Gal equivale 1cm/s2 = 0,01m/s2

aceleração

O que é a força

Continuamos a perceber a aceleração e as unidades de força, agora na segunda parte. Na realidade, ainda que usemos a palavra na nossa vida quotidiana, o conceito de força é bastante difícil de definir de forma rigorosa. Para simplificar, diremos que mede a intensidade da interação que se produz entre dois corpos. Quando um corpo exerce uma força sobre outro, ao segundo podem acontecer os seguintes efeitos:

  1. Muda de velocidade.
  2. Muda de direção.
  3. Deforma-se.
  4. A força em questão compensa outras forças.

Na realidade, estes efeitos costumam combinar-se. Por exemplo, se apertarmos uma argila em ambas as extremidades com a mesma força, ela não se move (as duas forças são compensadas), mas seguramente irá deformar-se um pouco.

Como se mede a força: a fórmula

aceleração

Para medir uma força, o que fazemos é centrar-nos no primeiro efeito, supondo que os restantes são pouco importante (e, portanto, não precisamos de os ter em conta). Temos de medir a alteração na velocidade, causada pela força ao longo de um intervalo de tempo, quer dizer, a aceleração.

As leis de Newton dizem-nos que a força necessária para provocar uma dada aceleração é proporcional à massa do corpo. Dito de outra forma, a mesma força provoca menor aceleração se o corpo tiver muita massa. Portanto, a unidade de força no sistema internacional obtém-se multiplicando as unidades de massa e de aceleração. A massa mede-se em quilos e a aceleração em metros por segundo. Com estas duas variáveis com um valor atribuído, podemos fazer o cálculo que resultará em newtons (N).

f = m x a

Mas se a massa são quilos e a aceleração são metros por segundo, teríamos como resultado «quilograma metro por segundo ao quadrado»? Exatamente, mas é algo impronunciável e, por isso foi-lhe dado um apelido. Como costuma acontecer nestas ocasiões, utilizou-se o nome do cientista mais proeminente na história das forças, Isaac Newton. Assim, a unidade de força é o Newton, abreviado para N (em maiúscula por ser nome próprio).

Mas a força não se media em quilos?

Aqui é onde aparece alguém que se recorda de ter visto alguma vez uma força medida em «quilos». O quilo é uma unidade de massa, não se pode usar para medir forças.

aceleração

A confusão vem de vivermos na superfície da Terra. Devido à gravidade, cada quilo de massa sofre uma força (peso) de uns 9,8 N. como este valor é constante e conhecido, podemos usar a gravidade para medir a massa de um objeto (isto é o que fazem as balanças de casa). Esta seria a fórmula simples, mas devemos ter em conta algumas variáveis importantes. Os Newtons são uma unidade de medição que se utiliza na física, para ter um equivalente deveremos fazer uma conversão. 9,8 é a quantidade pela qual deveremos dividir os Newtons para poder transformá-los em quilos. Por exemplo 100N seria dividido por 9,8, dando como resultado 1020 quilos.

E os quiloponds?

Portanto, se nos dizem que há uma força «de tantos quilos», o que devemos entender é «uma força equivalente ao peso que têm tantos quilos de massa situados na Terra». Como isto é complicado, decidiu-se inventar uma unidade nova, o kilopond (abreviado kp).

Esta nova unidade define um quilopond como o peso médio de um quilo, situado no planeta terra ao nível do mar. Quer dizer, se entendeu tudo o que foi dito até agora, 1kp = 9,8N. Como o kilopond soa um pouco estranho, alguns autores preferem chamá-lo quilo-força, kgf (não confundir com o quilo normal, ou de massa). Entretanto, os anglo-saxónicos (nunca convencidos pelo sistema internacional) continuam a medir em libras de força. Abreviam como lbf, para a diferenciar da libra de massa. A definição é simples: é a força equivalente ao peso médio de uma libra de massa na superfície terrestre. Quer dizer, uns 4,448N.

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Outras unidades de força

Outra unidade de força, pertencente ao sistema CGS, é a dina, abreviada dyn. É a força necessária para que uma massa de um grama acelere desde o repouso à velocidade de 1cm/s no intervalo de um segundo (quer dizer, uma aceleração de 1 Gal = 1cm/s2). Como há mil gramas num quilo, e cem centímetros num metro, um newton são exatamente cem mil dinas, 1N = 100 000dyn. Hoje em dia, os aparelhos que medem forças continuam a chamar-se dinamómetros.

Unidades de força
1kp = 1kgf = 9,80665N = 2,2046226218lbf = 980665 dyn
1N = 0,1019716213kp = 0,2248089431 lbf = 100 000dyn
1lbf = 4,44822216153N = 0,45359237kp = 444822,16153 dyn

Pouco a pouco, vamos desenrolando o emaranhado de unidades que o Sistema internacional nos oferece. Esperamos que tenha clarificado algo mais as suas dúvidas sobre as unidades de aceleração e força e possa submergir-se ainda mais a fundo na física do motor.

Fonte: CirculaSeguro.com

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