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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR
SEDE IBARRA
1.-Datos informativos
1.1.- Escuela: ARQUITECTURA
1.2.- Nombre: PABLO HARO
1.3.- Materia: FISICA
1.4.- Nivel: PRIMERO “C”
1.5.- Fecha: 27/10/2010
1.6.- Tema:CINEMATICA
2.-OBJETIVO
Obtener una información más clara de el tema cinemática lo cual esto nos
permitirá tener una mejor idea de sus subtemas.
3.-CONTENIDO
La Posición
Si hemos acordado llamar movimiento al cambio de la posición con el tiempo, será necesario
establecer un criterio para determinar qué posición ocupa un cuerpo en un instante.
Se trata, de nuevo, de establecer un sistema de referencia adecuado para lo que necesitamos
estudiar.
Una dimensión
Imagina que tenemos un cuerpo que se mueve por una recta, es decir que realiza un movimiento en
una dimensión. Para determinar su posición sólo necesitamos indicar a qué distancia del origen se
encuentra. Observa en el siguiente applet que la posición del cuerpo puede ser positiva o negativa
según se encuentre a la derecha o a la izquierda del origen respectivamente.
Como ves resulta muy fácil hacerlo. Con una coordenada podemos conocer la posición de un punto
sobre una recta.
Dos dimensiones
Si el cuerpo realiza un movimiento en dos dimensiones, es decir se mueve por un plano,
necesitaremos dos coordenadas para determinar la posición que ocupa en un instante dado.
Los dos valores que determinan la posición de un cuerpo en un plano podemos establecerlos utilizando
como referencia un sistema de coordenadas cartesianas o un sistema de coordenadas polares.
En el caso de las coordenadas cartesianas se utilizan las distancias a los dos ejes acompañadas de los
signos (+) ó (-).
El signo negativo para la coordenada x se utiliza si el punto se encuentra a la izquierda del origen y
para la coordenada y cuando está por debajo del origen.
Las coordenadas polares utilizan la longitud de la recta que une nuestro punto con el punto de
referencia y el ángulo que forma esta recta con la horizontal.
Tres dimensiones
En el caso de un cuerpo que siguiera una trayectoria de tres dimensiones, necesitaríamos tres
coordenadas para determinar su posición en un instante dado.
También en este caso se pueden utilizar coordenadas polares y coordenadas cartesianas. En el
siguiente applet puedes ver unos sistemas de ejes cartesianos tridimensional:
El tiempo es la cuarta dimensión
Como el movimiento es el cambio de la posición con el tiempo, además de conocer la posición, nos
interesa saber el instante en el que el cuerpo ocupa dicha posición.
Si representamos el conjunto de las diferentes posiciones que ocupa un móvil a lo largo del tiempo,
obtenemos un línea llamada trayectoria.
Vector de Posición
Si ya sabes cómo se determina la posición de un punto, es muy fácil entender qué es un vector de
posición.
En el siguiente simulador se representa el vector de posición (r) en verde, para cada posición que
ocupa el punto P en un plano, además de sus componentes en coordenadas cartesianas y en polar es:
Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una
dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:
 de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo
 de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - .
El acuerdo que hemos tomado es:
Si un móvil está disminuyendo su rapidez (está frenando), entonces su aceleración
va en el sentido contrario al movimiento.
Si un móvil aumenta su rapidez, la aceleración tiene el mismo sentido que la
velocidad.
Este acuerdo puede aplicarse para determinar cuándo el signo de la aceleración es
positivo o negativo, derecha o izquierda, arriba o abajo, etc.
 Si la velocidad y la aceleración van en el mismo sentido (ambas son
positivas o ambas negativas) el móvil aumenta su rapidez.
 Si la velocidad y la aceleración van en sentidos contrarios (tienen signos
opuestos), el móvil disminuye su rapidez.
Trayectoria
Hemos dicho en el apartado anterior que la trayectoria es la línea formada por las
sucesivas posiciones por las que pasa un móvil.
Parece razonable que podamos hacer una primera clasificación de los movimientos
utilizando como criterio la forma de su trayectoria:
Tipos de Movimientos Tipos de trayectorias
de una dimensión Líneas rectas
de dos dimensiones Líneas curvas planas
de tres dimensiones Líneas curvas no planas
Movimientos rectilíneos
Una de las características que nos permiten describir un movimiento es la dirección
de su velocidad, que puede cambiar o no. Para estudiar los cambios en la dirección
de la velocidad utilizamos una magnitud llamada aceleración normal o centrípeta.
Como en los movimientos rectilíneos no cambia la dirección, podemos decir que se
trata de movimientos en los que la aceleración normal es cero.
Movimientos curvilíneos
Ya has visto en la tabla anterior que podemos distinguir entre dos tipos de
movimientos curvilíneos: los de dos dimensiones y los de tres dimensiones.
Como algunas de las curvas son muy conocidas, solemos asociar el nombre de
algunos movimientos con la forma de su trayectoria.
 Movimientos circulares
 Movimientos elípticos
 Movimientos parabólicos
Distancia y Desplazamiento
En el lenguaje ordinario los términos distancia y desplazamiento se utilizan como
sinónimos, aunque en realidad tienen un significado diferente.
La distancia recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de
una magnitud escalar.
En cambio el desplazamiento efectuado es una magnitud
vectorial. El vector que representa al desplazamiento
tiene su origen en la posición inicial, su extremo en la
posición final y su módulo es la distancia en línea recta
entre la posición inicial y la final.
Observa que los valores de la distancia recorrida y el desplazamiento sólo
coinciden cuando la trayectoria es una recta. En caso contrario, la distancia
siempre es mayor que el desplazamiento.
Seguramente habrás observado que si el
final del recorrido coincide con el inicio, el
desplazamiento es cero. Cuando Alex Crivillé
da una vuelta completa al circuito de Jerez
recorre una distancia de 4.423,101 m, pero
su desplazamiento es cero.
Rapidez y Velocidad
Rapidez y velocidad son dos magnitudes cinemáticas que suelen confundirse con
frecuencia.
Recuerda que la distancia recorrida y el desplazamiento efectuado por un móvil
son dos magnitudes diferentes.
Precisamente por eso, cuando las relacionamos con el tiempo, también obtenemos
dos magnitudes diferentes.
La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el
tiempo.
La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o
desplazamiento) con el tiempo.
Unidades
Tanto la rapidez como la velocidad se calculan dividiendo una longitud entre un
tiempo, sus unidades también serán el cociente entre unidades de longitud y
unidades de tiempo. Por ejemplo:
 m/s
 cm/año
 km/h
En el Sistema Internacional, la unidad para la rapidez media es el m/s (metro por
segundo).
Rapidez media
La rapidez media de un cuerpo es la relación entre la distancia que recorre y el
tiempo que tarda en recorrerla. Si la rapidez media de un coche es 80 km/h, esto
quiere decir que el coche recorre una distancia de 80 km en cada hora.
Decir que la rapidez media es la relación entre la distancia y el tiempo, es
equivalente a decir que se trata del cociente entre la distancia y el tiempo.
Por ejemplo, si un coche recorre 150 km en 3 horas, su rapidez media es:
150 km / 3h = 50 km/h
Velocidad media
La velocidad media relaciona el cambio de la posición con el tiempo empleado en
efectuar dicho cambio.
Si conoces bien la diferencia entre distancia y desplazamiento, no tendrás
problemas para realizar la siguiente actividad:
Una persona pasea desde A hasta B,
retrocede hasta C y retrocede de nuevo
para alcanzar el punto D. Calcula su
rapidez media y su velocidad media con
los datos del gráfico.
Velocidad instantánea y rapidez instantánea
Ya sabemos que si realizamos un viaje de 150 km y tardamos dos horas en
recorrer esa distancia podemos decir que nuestra rapidez media ha sido de 75
km/h.
Es posible que durante el viaje nos hayamos detenido a echar gasolina o a tomar
un bocadillo y sabemos que al atravesar las poblaciones hemos viajado más lento
que en los tramos de carretera.
Rapidez instantánea: la rapidez en un instante cualquiera.
Rapidez media: es la media de todas las rapideces instantáneas y la calculamos
dividiendo la distancia entre el tiempo.
En resumen, rapidez y velocidad son dos magnitudes relacionadas con el
movimiento que tienen significados y definiciones diferentes. La rapidez, magnitud
escalar, es la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado. La rapidez
no tiene en cuenta la dirección. La velocidad sí que tiene en cuenta la dirección. La
velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el desplazamiento o cambio de
la posición con el tiempo.
Rapidez constante
Si un cuerpo se mueve y su rapidez instantánea es siempre la misma, se está
moviendo con rapidez constante. Lo mismo podemos decir para la velocidad.
En este caso los valores medio e instantáneo de cada magnitud coinciden.
Dirección de la velocidad
Hemos dicho que para especificar la velocidad de un móvil necesitamos dos
informaciones: su rapidez y su dirección. Hay muchas formas de especificar la
dirección según que los movimientos sean de una, dos o tres dimensiones.
Este signo es un convenio, así decimos que si un móvil se mueve hacia la derecha
su velocidad es positiva y si se mueve hacia la izquierda es negativa o por
ejemplo, consideramos positivo, hacia arriba y negativo, hacia abajo en los
movimientos verticales.
Pero no hay ninguna razón para hacer esto, es simplemente un acuerdo.
Aceleración
Los conceptos de velocidad y aceleración están relacionados, pero muchas veces
se hace una interpretación incorrecta de esta relación.
Muchas personas piensan que cuando un cuerpo se mueve con una gran velocidad,
su aceleración también es grande; que si se mueve con velocidad pequeña es
porque su aceleración es pequeña; y si su velocidad es cero, entonces su
aceleración también debe valer cero. ¡Esto es un error!
La aceleración relaciona los cambios de la velocidad con el tiempo en el que se
producen, es decir que mide cómo de rápidos son los cambios de velocidad:
 Una aceleración grande significa que la velocidad cambia rápidamente.
 Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambia lentamente.
 Una aceleración cero significa que la velocidad no cambia.
La aceleración nos dice cómo cambia la velocidad y no cómo es la velocidad. Por lo
tanto un móvil puede tener un velocidad grande y una aceleración pequeña (o
cero) y viceversa.
Normalmente, cuando hablamos de aceleración nos referimos a la aceleración
tangencial y olvidamos que un cuerpo también acelera al cambiar su dirección,
aunque su rapidez permanezca constante.
Como estas páginas están dedicadas al estudio de los movimientos rectilíneos, y
en ellos no cambia la dirección, sólo vamos a referirnos a la aceleración tangencial.
Pero recuerda: ¡si el movimiento es curvilíneo, no podemos
Una característica de los cuerpos acelerados es que recorren diferentes distancias
en intervalos regulares de tiempo:
Intervalo Rapidez media Distancia recorrida Distancia total
durante el intervalo durante el intervalo (desde t = 0)
0 - 1 s 5 m/s 5 m 5 m
1 s - 2 s 15 m/s 15 m 20 m
2 s - 3 s 25 m/s 25 m 45 m
3 s - 4 s 35 m/s 35 m 80 m
Observa que al ser diferente la rapidez media de cada intervalo, la distancia
recorrida durante el mismo es también diferente.
Aceleración constante
La tabla anterior muestra datos de un movimiento de caída libre, donde
observamos que la rapidez cambia en 10 m/s cada segundo, es decir que tiene
una aceleración de 10 m/s/s o 10 m/s².
Como el cambio de la velocidad en cada intervalo es siempre el mismo (10 m/s/s),
se trata de un movimiento de aceleración constante o uniformemente acelerado.
Otra conclusión que podemos sacar de los datos anteriores es que la distancia total
recorrida es directamente proporcional al cuadrado del tiempo. Observa que al
cabo de 2 s la distancia total recorrida es cuatro (2²) veces la recorrida en el
primer segundo; a los 3 s la distancia recorrida es nueve (3²) veces mayor que la
del primer segundo y a los 4 s es 16 veces (4²) esa distancia.
Los cuerpos que se mueven con aceleración constante recorren distancias
directamente proporcionales al cuadrado del tiempo.
Aceleración media
La aceleración (tangencial) media de un móvil se calcula utilizando la siguiente
ecuación:
Con ella calculamos el cambio medio de rapidez en el intervalo de tiempo deseado.
Para conocer la aceleración instantánea se puede utilizar la misma aproximación
que hicimos para el caso de la velocidad instantánea: tomar un intervalo muy
pequeño y suponer que la aceleración media en él equivale a la aceleración
instantánea.
Unidades
Como puedes deducir de la ecuación anterior, la aceleración se expresa en
unidades de velocidad dividida entre unidades de tiempo. Por ejemplo:
 3 (m/s)/s
 1 (km/h)/s
 5 (cm/s)/min
En el Sistema Internacional, la unidad de aceleración es 1 (m/s)/s, es decir 1
m/s².
Dirección de la aceleración
Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una
dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:
 de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo
 de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - .
El acuerdo que hemos tomado es:
Si un móvil está disminuyendo su rapidez (está frenando), entonces su aceleración
va en el sentido contrario al movimiento.
Si un móvil aumenta su rapidez, la aceleración tiene el mismo sentido que la
velocidad.
Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una
dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:
 de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo
 de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - .
Ecuaciones
Todos los cálculos relacionados con las magnitudes que describen los movimientos
rectilíneos podemos hacerlos con estas dos ecuaciones:
e = eo + vo·t + ½·a·t²
vf = vo + a·t
He es el desplazamiento del móvil
eo es la posición inicial
t es el intervalo de tiempo que estamos considerando
vo es la velocidad inicial (al principio de nuestro intervalo de tiempo)
vf es la velocidad final (al final de nuestro intervalo de tiempo)
a es la aceleración
Estas ecuaciones se pueden adaptar según las características concretas del
movimiento que estemos estudiando:
Si el móvil parte del origen de coordenadas
Significa que la posición inicial eo del cuerpo es cero. En este caso la ecuación del
desplazamiento podemos escribirla así:
e = vo·t + ½·a·t²
Si el móvil parte del reposo
Esto quiere decir que la velocidad inicial es cero. Al sustituir este valor en las
ecuaciones anteriores, queda:
e = ½·a·t²
vf = a·t
Si el movimiento es uniforme
Es el movimiento de velocidad constante, es decir el movimiento con aceleración
cero.
Al dar valor 0 a la aceleración, las ecuaciones del principio quedan así:
e = vo·t
vf = vo
Ya habrás notado que no se trata de ecuaciones diferentes sino de las mismas
ecuaciones adaptadas a dos casos concretos, por tanto no es necesario que
aprendas de memoria todas las ecuaciones: con las dos primeras y un análisis de
la situación tienes suficiente.
Cómo resolver los ejercicios
Para resolver un ejercicio no basta con aplicar las ecuaciones. Es necesario seguir
un método o estrategia que podemos resumir así:
1. Dibuja un diagrama con la situación propuesta.
2. Identifica las variables que conocemos y ponlas en una lista de datos.
3. Identifica las variables desconocidas y ponlas en la lista de incógnitas.
4. Identifica la ecuación con la que vas a obtener el resultado y comprueba si
tienes todos los datos necesarios o debes calcular alguno con la otra
ecuación.
5. Sustituye los valores en las ecuaciones y realiza los pasos y las operaciones
que necesites para obtener el resultado.
6. Comprueba que tu resultado sea correcto matemáticamente y que sea
razonable desde el punto de vista físico.
Relatividad del Movimiento
Las velocidades son relativas
Cuando medimos una velocidad tomamos como referencia una "posición fija" de
algún cuerpo para realizar las medidas. Dicho de otra forma, tomamos como
referencia algún cuerpo que se considere en reposo y medimos las velocidades de
los demás relativas a él o referidas a él.
En nuestro caso solemos tomar la Tierra (o algo ligado a ella) como referencia,
para lo cual suponemos que está en reposo. Así decimos que la velocidad es
medida relativa a la Tierra o tomando la Tierra como referencia.
Debido al carácter relativo de la velocidad, un objeto puede aparentar tener un
movimiento para un observador y otro movimiento diferente para otro observador,
dependiendo de cómo se muevan los observadores uno con respecto a otro.
Veamos un ejemplo sencillo. Supón que dos personas van en un autobús, una
delante y otra detrás, por una carretera recta.
Nosotros, que queremos medir la velocidad, nos situamos en la carretera,
hacemos dos marcas separadas 50 m y observamos que el autobús tarda 5 s en
recorrer esa distancia.
Según nuestros cálculos, la persona que va sentada delante del autobús se mueve
con una velocidad de 50 m / 5 s = 10 m/s, relativa a nosotros (o a la Tierra).
El pasajero que va sentado detrás del autobús observa que durante ese tiempo, la
persona de delante no se ha movido con respecto a él, es decir que mide una
velocidad de 0 m / 5 s = 0 m/s, relativa a él (o al autobús).
Entonces, ¿cuál es la velocidad correcta del pasajero?
Simplemente, la velocidad correcta o verdadera de un cuerpo no existe.
Ninguna de estas dos medidas de la velocidad es mejor que la otra. Ambas
velocidades son correctas, cada una en su sistema de referencia.
4.- CONCLUSIONES
Por medio de este trabajo podemos recordar lo hay revisado y reforzar en los
vacios que teníamos dificultad.
5.- BIBLIOGRAFIA
WWW.EDUCAPLUS.ORG/MOVI/

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Fisica

  • 1. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR SEDE IBARRA 1.-Datos informativos 1.1.- Escuela: ARQUITECTURA 1.2.- Nombre: PABLO HARO 1.3.- Materia: FISICA 1.4.- Nivel: PRIMERO “C” 1.5.- Fecha: 27/10/2010 1.6.- Tema:CINEMATICA 2.-OBJETIVO Obtener una información más clara de el tema cinemática lo cual esto nos permitirá tener una mejor idea de sus subtemas. 3.-CONTENIDO La Posición Si hemos acordado llamar movimiento al cambio de la posición con el tiempo, será necesario establecer un criterio para determinar qué posición ocupa un cuerpo en un instante. Se trata, de nuevo, de establecer un sistema de referencia adecuado para lo que necesitamos estudiar. Una dimensión Imagina que tenemos un cuerpo que se mueve por una recta, es decir que realiza un movimiento en una dimensión. Para determinar su posición sólo necesitamos indicar a qué distancia del origen se encuentra. Observa en el siguiente applet que la posición del cuerpo puede ser positiva o negativa según se encuentre a la derecha o a la izquierda del origen respectivamente.
  • 2. Como ves resulta muy fácil hacerlo. Con una coordenada podemos conocer la posición de un punto sobre una recta. Dos dimensiones Si el cuerpo realiza un movimiento en dos dimensiones, es decir se mueve por un plano, necesitaremos dos coordenadas para determinar la posición que ocupa en un instante dado. Los dos valores que determinan la posición de un cuerpo en un plano podemos establecerlos utilizando como referencia un sistema de coordenadas cartesianas o un sistema de coordenadas polares. En el caso de las coordenadas cartesianas se utilizan las distancias a los dos ejes acompañadas de los signos (+) ó (-). El signo negativo para la coordenada x se utiliza si el punto se encuentra a la izquierda del origen y para la coordenada y cuando está por debajo del origen. Las coordenadas polares utilizan la longitud de la recta que une nuestro punto con el punto de referencia y el ángulo que forma esta recta con la horizontal.
  • 3. Tres dimensiones En el caso de un cuerpo que siguiera una trayectoria de tres dimensiones, necesitaríamos tres coordenadas para determinar su posición en un instante dado. También en este caso se pueden utilizar coordenadas polares y coordenadas cartesianas. En el siguiente applet puedes ver unos sistemas de ejes cartesianos tridimensional: El tiempo es la cuarta dimensión Como el movimiento es el cambio de la posición con el tiempo, además de conocer la posición, nos interesa saber el instante en el que el cuerpo ocupa dicha posición. Si representamos el conjunto de las diferentes posiciones que ocupa un móvil a lo largo del tiempo, obtenemos un línea llamada trayectoria. Vector de Posición Si ya sabes cómo se determina la posición de un punto, es muy fácil entender qué es un vector de posición. En el siguiente simulador se representa el vector de posición (r) en verde, para cada posición que ocupa el punto P en un plano, además de sus componentes en coordenadas cartesianas y en polar es:
  • 4. Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:  de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo  de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - . El acuerdo que hemos tomado es: Si un móvil está disminuyendo su rapidez (está frenando), entonces su aceleración va en el sentido contrario al movimiento. Si un móvil aumenta su rapidez, la aceleración tiene el mismo sentido que la velocidad. Este acuerdo puede aplicarse para determinar cuándo el signo de la aceleración es positivo o negativo, derecha o izquierda, arriba o abajo, etc.  Si la velocidad y la aceleración van en el mismo sentido (ambas son positivas o ambas negativas) el móvil aumenta su rapidez.  Si la velocidad y la aceleración van en sentidos contrarios (tienen signos opuestos), el móvil disminuye su rapidez. Trayectoria Hemos dicho en el apartado anterior que la trayectoria es la línea formada por las sucesivas posiciones por las que pasa un móvil. Parece razonable que podamos hacer una primera clasificación de los movimientos utilizando como criterio la forma de su trayectoria: Tipos de Movimientos Tipos de trayectorias de una dimensión Líneas rectas de dos dimensiones Líneas curvas planas de tres dimensiones Líneas curvas no planas
  • 5. Movimientos rectilíneos Una de las características que nos permiten describir un movimiento es la dirección de su velocidad, que puede cambiar o no. Para estudiar los cambios en la dirección de la velocidad utilizamos una magnitud llamada aceleración normal o centrípeta. Como en los movimientos rectilíneos no cambia la dirección, podemos decir que se trata de movimientos en los que la aceleración normal es cero. Movimientos curvilíneos Ya has visto en la tabla anterior que podemos distinguir entre dos tipos de movimientos curvilíneos: los de dos dimensiones y los de tres dimensiones. Como algunas de las curvas son muy conocidas, solemos asociar el nombre de algunos movimientos con la forma de su trayectoria.  Movimientos circulares  Movimientos elípticos  Movimientos parabólicos Distancia y Desplazamiento En el lenguaje ordinario los términos distancia y desplazamiento se utilizan como sinónimos, aunque en realidad tienen un significado diferente. La distancia recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitud escalar.
  • 6. En cambio el desplazamiento efectuado es una magnitud vectorial. El vector que representa al desplazamiento tiene su origen en la posición inicial, su extremo en la posición final y su módulo es la distancia en línea recta entre la posición inicial y la final. Observa que los valores de la distancia recorrida y el desplazamiento sólo coinciden cuando la trayectoria es una recta. En caso contrario, la distancia siempre es mayor que el desplazamiento. Seguramente habrás observado que si el final del recorrido coincide con el inicio, el desplazamiento es cero. Cuando Alex Crivillé da una vuelta completa al circuito de Jerez recorre una distancia de 4.423,101 m, pero su desplazamiento es cero. Rapidez y Velocidad Rapidez y velocidad son dos magnitudes cinemáticas que suelen confundirse con frecuencia. Recuerda que la distancia recorrida y el desplazamiento efectuado por un móvil son dos magnitudes diferentes. Precisamente por eso, cuando las relacionamos con el tiempo, también obtenemos dos magnitudes diferentes. La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo. Unidades
  • 7. Tanto la rapidez como la velocidad se calculan dividiendo una longitud entre un tiempo, sus unidades también serán el cociente entre unidades de longitud y unidades de tiempo. Por ejemplo:  m/s  cm/año  km/h En el Sistema Internacional, la unidad para la rapidez media es el m/s (metro por segundo). Rapidez media La rapidez media de un cuerpo es la relación entre la distancia que recorre y el tiempo que tarda en recorrerla. Si la rapidez media de un coche es 80 km/h, esto quiere decir que el coche recorre una distancia de 80 km en cada hora. Decir que la rapidez media es la relación entre la distancia y el tiempo, es equivalente a decir que se trata del cociente entre la distancia y el tiempo. Por ejemplo, si un coche recorre 150 km en 3 horas, su rapidez media es: 150 km / 3h = 50 km/h Velocidad media La velocidad media relaciona el cambio de la posición con el tiempo empleado en efectuar dicho cambio. Si conoces bien la diferencia entre distancia y desplazamiento, no tendrás problemas para realizar la siguiente actividad: Una persona pasea desde A hasta B, retrocede hasta C y retrocede de nuevo para alcanzar el punto D. Calcula su rapidez media y su velocidad media con los datos del gráfico. Velocidad instantánea y rapidez instantánea
  • 8. Ya sabemos que si realizamos un viaje de 150 km y tardamos dos horas en recorrer esa distancia podemos decir que nuestra rapidez media ha sido de 75 km/h. Es posible que durante el viaje nos hayamos detenido a echar gasolina o a tomar un bocadillo y sabemos que al atravesar las poblaciones hemos viajado más lento que en los tramos de carretera. Rapidez instantánea: la rapidez en un instante cualquiera. Rapidez media: es la media de todas las rapideces instantáneas y la calculamos dividiendo la distancia entre el tiempo. En resumen, rapidez y velocidad son dos magnitudes relacionadas con el movimiento que tienen significados y definiciones diferentes. La rapidez, magnitud escalar, es la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado. La rapidez no tiene en cuenta la dirección. La velocidad sí que tiene en cuenta la dirección. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el desplazamiento o cambio de la posición con el tiempo. Rapidez constante Si un cuerpo se mueve y su rapidez instantánea es siempre la misma, se está moviendo con rapidez constante. Lo mismo podemos decir para la velocidad. En este caso los valores medio e instantáneo de cada magnitud coinciden.
  • 9. Dirección de la velocidad Hemos dicho que para especificar la velocidad de un móvil necesitamos dos informaciones: su rapidez y su dirección. Hay muchas formas de especificar la dirección según que los movimientos sean de una, dos o tres dimensiones. Este signo es un convenio, así decimos que si un móvil se mueve hacia la derecha su velocidad es positiva y si se mueve hacia la izquierda es negativa o por ejemplo, consideramos positivo, hacia arriba y negativo, hacia abajo en los movimientos verticales. Pero no hay ninguna razón para hacer esto, es simplemente un acuerdo. Aceleración Los conceptos de velocidad y aceleración están relacionados, pero muchas veces se hace una interpretación incorrecta de esta relación. Muchas personas piensan que cuando un cuerpo se mueve con una gran velocidad, su aceleración también es grande; que si se mueve con velocidad pequeña es porque su aceleración es pequeña; y si su velocidad es cero, entonces su aceleración también debe valer cero. ¡Esto es un error! La aceleración relaciona los cambios de la velocidad con el tiempo en el que se producen, es decir que mide cómo de rápidos son los cambios de velocidad:  Una aceleración grande significa que la velocidad cambia rápidamente.  Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambia lentamente.  Una aceleración cero significa que la velocidad no cambia. La aceleración nos dice cómo cambia la velocidad y no cómo es la velocidad. Por lo tanto un móvil puede tener un velocidad grande y una aceleración pequeña (o cero) y viceversa. Normalmente, cuando hablamos de aceleración nos referimos a la aceleración tangencial y olvidamos que un cuerpo también acelera al cambiar su dirección, aunque su rapidez permanezca constante. Como estas páginas están dedicadas al estudio de los movimientos rectilíneos, y en ellos no cambia la dirección, sólo vamos a referirnos a la aceleración tangencial. Pero recuerda: ¡si el movimiento es curvilíneo, no podemos Una característica de los cuerpos acelerados es que recorren diferentes distancias en intervalos regulares de tiempo: Intervalo Rapidez media Distancia recorrida Distancia total
  • 10. durante el intervalo durante el intervalo (desde t = 0) 0 - 1 s 5 m/s 5 m 5 m 1 s - 2 s 15 m/s 15 m 20 m 2 s - 3 s 25 m/s 25 m 45 m 3 s - 4 s 35 m/s 35 m 80 m Observa que al ser diferente la rapidez media de cada intervalo, la distancia recorrida durante el mismo es también diferente. Aceleración constante La tabla anterior muestra datos de un movimiento de caída libre, donde observamos que la rapidez cambia en 10 m/s cada segundo, es decir que tiene una aceleración de 10 m/s/s o 10 m/s². Como el cambio de la velocidad en cada intervalo es siempre el mismo (10 m/s/s), se trata de un movimiento de aceleración constante o uniformemente acelerado. Otra conclusión que podemos sacar de los datos anteriores es que la distancia total recorrida es directamente proporcional al cuadrado del tiempo. Observa que al cabo de 2 s la distancia total recorrida es cuatro (2²) veces la recorrida en el primer segundo; a los 3 s la distancia recorrida es nueve (3²) veces mayor que la del primer segundo y a los 4 s es 16 veces (4²) esa distancia. Los cuerpos que se mueven con aceleración constante recorren distancias directamente proporcionales al cuadrado del tiempo. Aceleración media La aceleración (tangencial) media de un móvil se calcula utilizando la siguiente ecuación: Con ella calculamos el cambio medio de rapidez en el intervalo de tiempo deseado. Para conocer la aceleración instantánea se puede utilizar la misma aproximación que hicimos para el caso de la velocidad instantánea: tomar un intervalo muy pequeño y suponer que la aceleración media en él equivale a la aceleración instantánea. Unidades
  • 11. Como puedes deducir de la ecuación anterior, la aceleración se expresa en unidades de velocidad dividida entre unidades de tiempo. Por ejemplo:  3 (m/s)/s  1 (km/h)/s  5 (cm/s)/min En el Sistema Internacional, la unidad de aceleración es 1 (m/s)/s, es decir 1 m/s². Dirección de la aceleración Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:  de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo  de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - . El acuerdo que hemos tomado es: Si un móvil está disminuyendo su rapidez (está frenando), entonces su aceleración va en el sentido contrario al movimiento. Si un móvil aumenta su rapidez, la aceleración tiene el mismo sentido que la velocidad. Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una dirección. La dirección de la vector aceleración depende de dos cosas:  de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo  de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - . Ecuaciones Todos los cálculos relacionados con las magnitudes que describen los movimientos rectilíneos podemos hacerlos con estas dos ecuaciones: e = eo + vo·t + ½·a·t² vf = vo + a·t He es el desplazamiento del móvil eo es la posición inicial t es el intervalo de tiempo que estamos considerando
  • 12. vo es la velocidad inicial (al principio de nuestro intervalo de tiempo) vf es la velocidad final (al final de nuestro intervalo de tiempo) a es la aceleración Estas ecuaciones se pueden adaptar según las características concretas del movimiento que estemos estudiando: Si el móvil parte del origen de coordenadas Significa que la posición inicial eo del cuerpo es cero. En este caso la ecuación del desplazamiento podemos escribirla así: e = vo·t + ½·a·t² Si el móvil parte del reposo Esto quiere decir que la velocidad inicial es cero. Al sustituir este valor en las ecuaciones anteriores, queda: e = ½·a·t² vf = a·t Si el movimiento es uniforme Es el movimiento de velocidad constante, es decir el movimiento con aceleración cero. Al dar valor 0 a la aceleración, las ecuaciones del principio quedan así: e = vo·t vf = vo Ya habrás notado que no se trata de ecuaciones diferentes sino de las mismas ecuaciones adaptadas a dos casos concretos, por tanto no es necesario que aprendas de memoria todas las ecuaciones: con las dos primeras y un análisis de la situación tienes suficiente. Cómo resolver los ejercicios Para resolver un ejercicio no basta con aplicar las ecuaciones. Es necesario seguir un método o estrategia que podemos resumir así: 1. Dibuja un diagrama con la situación propuesta. 2. Identifica las variables que conocemos y ponlas en una lista de datos. 3. Identifica las variables desconocidas y ponlas en la lista de incógnitas.
  • 13. 4. Identifica la ecuación con la que vas a obtener el resultado y comprueba si tienes todos los datos necesarios o debes calcular alguno con la otra ecuación. 5. Sustituye los valores en las ecuaciones y realiza los pasos y las operaciones que necesites para obtener el resultado. 6. Comprueba que tu resultado sea correcto matemáticamente y que sea razonable desde el punto de vista físico. Relatividad del Movimiento Las velocidades son relativas Cuando medimos una velocidad tomamos como referencia una "posición fija" de algún cuerpo para realizar las medidas. Dicho de otra forma, tomamos como referencia algún cuerpo que se considere en reposo y medimos las velocidades de los demás relativas a él o referidas a él. En nuestro caso solemos tomar la Tierra (o algo ligado a ella) como referencia, para lo cual suponemos que está en reposo. Así decimos que la velocidad es medida relativa a la Tierra o tomando la Tierra como referencia. Debido al carácter relativo de la velocidad, un objeto puede aparentar tener un movimiento para un observador y otro movimiento diferente para otro observador, dependiendo de cómo se muevan los observadores uno con respecto a otro. Veamos un ejemplo sencillo. Supón que dos personas van en un autobús, una delante y otra detrás, por una carretera recta. Nosotros, que queremos medir la velocidad, nos situamos en la carretera, hacemos dos marcas separadas 50 m y observamos que el autobús tarda 5 s en recorrer esa distancia. Según nuestros cálculos, la persona que va sentada delante del autobús se mueve con una velocidad de 50 m / 5 s = 10 m/s, relativa a nosotros (o a la Tierra). El pasajero que va sentado detrás del autobús observa que durante ese tiempo, la persona de delante no se ha movido con respecto a él, es decir que mide una velocidad de 0 m / 5 s = 0 m/s, relativa a él (o al autobús). Entonces, ¿cuál es la velocidad correcta del pasajero? Simplemente, la velocidad correcta o verdadera de un cuerpo no existe. Ninguna de estas dos medidas de la velocidad es mejor que la otra. Ambas velocidades son correctas, cada una en su sistema de referencia.
  • 14. 4.- CONCLUSIONES Por medio de este trabajo podemos recordar lo hay revisado y reforzar en los vacios que teníamos dificultad. 5.- BIBLIOGRAFIA WWW.EDUCAPLUS.ORG/MOVI/