Aceleração para força: o cálculo por trás de uma freada
O que esse cálculo faz
A ferramenta multiplica uma aceleração pela massa que a sofre e devolve a força necessária para produzi-la. É a mesma relação F = m·a lida na outra direção, e é o cálculo que decide a resistência de um cinto de segurança, o limiar de disparo de um airbag e a carga que uma estrutura precisa absorver numa colisão. Quanto maior a desaceleração exigida em menos tempo, maior a força, e é por isso que os dispositivos de segurança trabalham para alongar o tempo da parada.
Desaceleração é aceleração
Não existe uma grandeza chamada desaceleração na mecânica. Parar um corpo é acelerá-lo no sentido contrário ao do movimento, e a mesma equação se aplica sem nenhuma alteração. A consequência prática é que o valor absoluto da aceleração é o que importa para dimensionar um dispositivo: uma freada de dez metros por segundo ao quadrado e uma arrancada de dez metros por segundo ao quadrado produzem a mesma força sobre a mesma massa, com sinais opostos.
Aceleração para força com massa de um quilograma
A tabela supõe uma massa de um quilograma, o padrão desta página. Informe outra massa no campo acima para ver como a força cresce em proporção a ela; a tabela fica fixa para que os valores possam ser comparados entre leitores.
| Metro por segundo ao quadrado (m/s²) | Newton (N) |
|---|---|
| 0.1 | 0.1 |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 5 | 5 |
| 9.80665 | 9.80665 |
| 10 | 10 |
A força depende do tempo que a parada leva
A variação de velocidade é fixa: um carro a cem quilômetros por hora tem de perder sempre a mesma velocidade para parar. O que muda é em quanto tempo essa perda acontece, e é aí que os dispositivos de segurança atuam. Uma parada em duas décimas de segundo exige uma aceleração muito maior que a mesma parada em meio segundo, e a força resultante acompanha essa razão. É o motivo de um airbag existir: ele não reduz a variação de velocidade, ele alonga o tempo.
Quilonewtons são mais legíveis
Uma massa de cem quilogramas sob aceleração de dez metros por segundo ao quadrado exige mil newtons, o que num documento de segurança se escreve mais confortavelmente como um quilonewton. Divida o resultado por mil quando ele passar de alguns milhares, e mantenha a unidade ao lado do número para que ninguém precise adivinhar a escala.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre esta página e a de força para aceleração?
A direção da pergunta. Aqui você já conhece a aceleração e quer a força necessária para produzi-la, que é a forma usada no dimensionamento de segurança e de estruturas. A outra página parte de uma força conhecida e responde que aceleração ela produz.
Que aceleração usar para uma colisão?
A que resulta da variação de velocidade dividida pelo tempo de parada. Uma colisão frontal a cinquenta quilômetros por hora com parada em um décimo de segundo produz uma aceleração na casa das centenas de metros por segundo ao quadrado. É esse número, e não a velocidade, que determina a força sobre os ocupantes.
O cinto de segurança reduz a força?
Ele reduz a aceleração a que o corpo é submetido, distribuindo a parada por um tempo maior e por uma área maior do corpo. A energia envolvida é a mesma que o corpo teria de dissipar de qualquer forma; o que muda é como ela se distribui e em quanto tempo atua, e é isso que evita a lesão.
Preciso do peso em vez da massa em algum momento?
Só se a aceleração em questão for a da gravidade local, caso em que a força calculada é o próprio peso. Fora isso, a relação F = m·a trabalha com massa, e converter antes para peso seria um passo desnecessário que ainda introduziria a gravidade onde ela não pertence.
A massa muda durante a aceleração?
Num foguete sim, porque o combustível é consumido e a massa cai ao longo da queima, o que exige um tratamento diferente. Para veículos, elevadores, cargas e ocupantes a massa é constante durante o evento, e a multiplicação simples é exata.