¿Cuándo se puede definir la aceleración como la tasa de cambio de velocidad en el tiempo?

Estoy dando una respuesta newtoniana aquí.

Solo diré que cuando el movimiento está en línea recta, la aceleración puede equipararse con la tasa de cambio de velocidad. En ese caso, la dirección del vector de velocidad no cambia, por lo que la magnitud de la aceleración solo dependerá de la tasa de cambio de la magnitud del vector de velocidad, es decir, de la velocidad.

Normalmente, la aceleración se define como la tasa de cambio del vector de velocidad, por lo que la aceleración es en sí misma un vector. La tasa de cambio de velocidad, un escalar, define cierta cantidad, pero a menudo no es lo que generalmente pensamos como aceleración.

El ejemplo más obvio que se me ocurre es un objeto en órbita. La luna orbita la tierra a aproximadamente 1 km / segundo. Supongamos que eso es constante, en realidad varía un poco. Como la velocidad de la luna es constante de 1 km por segundo, la tasa de cambio de velocidad debe ser cero.

Sin embargo, sabemos que la luna acelera constantemente hacia la Tierra de acuerdo con [matemáticas] a = GM / r ^ 2 [/ matemáticas], donde [matemáticas] M [/ matemáticas] es la masa de la tierra, [matemáticas] r [/ matemáticas] la distancia a la luna, y [matemáticas] G [/ matemáticas] es la constante de Newton. (Esto se escribe más correctamente [math] a = \ frac {GM} {r ^ 2} \ hat {r} [/ math], donde [math] \ hat {r} [/ math] es el vector unitario que apunta desde la luna hasta la tierra.) No lo he resuelto, pero estoy seguro de que no es cero.

Entonces, si bien puede tener algún sentido de la tasa de cambio de velocidad, en general es diferente de la aceleración, y es diferente de la magnitud del vector de aceleración. En el caso especial del movimiento en línea recta, las magnitudes coinciden.

Como señalan las otras personas que respondieron, esta no es una buena forma general de definir la aceleración. Si quieres ser pedante, y esto es quora después de todo, una definición completa requiere de hecho la consideración de los caminos del espacio-tiempo (intento dar una definición en la respuesta de Philip Freeman a ¿Qué es la aceleración?)

Sin embargo, hay algunos casos en los que una aceleración (o parte de ella) se puede describir de la manera que usted sugiere. En particular, cuando se observa el movimiento de un objeto, a veces es útil describir la aceleración experimentada por el objeto en dos formas … la aceleración tangencial (la aceleración que causa un cambio de velocidad) y la aceleración radial (la aceleración que causa un cambio en dirección, también conocida como aceleración centrípeta). Desde el punto de vista de, por ejemplo, un automóvil que circula por una carretera, la aceleración tangencial es causada por el acelerador / freno de aceleración y la aceleración radial por el volante … y tenemos controles separados para cada uno porque los experimentamos de manera diferente en ese contexto .

Aquí el auto va de izquierda a derecha. Inicialmente se acelera yendo alrededor de la primera curva. Se ralentiza mientras va más o menos recto, luego toma un segundo giro (más ancho) a velocidad constante. Se muestran las aceleraciones tangencial y radial. La aceleración tangencial es el tipo de aceleración que está describiendo. Esto es lo que estamos haciendo cuando hablamos de ‘aceleración vs desaceleración’ en contextos no técnicos.

Si el automóvil siempre estuviera en una carretera recta, entonces la aceleración podría considerarse igual que la aceleración tangencial (con algunas complicaciones para la dirección), y esto podría usarse como usted sugiere. Pero es más probable que sea confuso que útil a largo plazo … aunque así es como usamos el término en inglés ordinario.

Siempre que quieras definirlo de esa manera. A diferencia de la velocidad y la velocidad, no hay dos palabras diferentes y aceptadas para el escalar de aceleración y el vector de aceleración. Entonces cualquiera puede llamarse aceleración. Un ejemplo es la “aceleración estándar debido a la gravedad”, que es una constante física escalar. ([matemática] 9.80665 \, \ mathrm {m / s ^ 2} [/ matemática])

Nunca he visto una aceleración conocida como una cantidad escalar, excepto en la escuela secundaria cuando tenía un profesor de física más pobre (o más vulgar).

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