Física para todos

MRU, movimiento distancia desplazamiento trayectoria rapidez y velocidad

MRU

El movimiento rectilíneo uniforme (m.r.u.), es aquel con velocidad constante y cuya trayectoria es una línea recta. Un ejemplo claro son las puertas correderas de un ascensor, generalmente se abren y cierran en línea recta y siempre a la misma velocidad


Observa que cuando afirmamos que la velocidad es constante estamos afirmando que no cambia ni su valor (también conodido como módulo, rapidez o celeridad) ni la dirección del movimiento.


Distancia 

Distancia 

La distancia se refiere a cuanto espacio  recorre un objeto durante su movimiento.  Es la cantidad movida.  También se dice que es la suma de las distancias recorridas.  Por ser una medida de longitud, la distancia se expresa en unidades de metro según el Sistema Internacional de Medidas.  Al expresar la distancia, por ser una cantidad escalar, basta con mencionar la magnitud y la unidad.  Imagina que comienzas a caminar siguiendo la trayectoria: ocho metros al norte, doce metros al este y finalmente ocho metros al sur.  Luego del recorrido, la distancia total recorrida será de 28 metros.  El número 28 representa la magnitud de la distancia recorrida.


La figura muestra que podemos iniciar un evento y seguir una ruta.  Esta ruta es la que hace que recorramos una distancia. 

Ejemplo 1:

La luz proveniente del sol tarda 8.3 minutos en llegar a la Tierra.  La rapidez de la luz es de  3 X 108m/s.  ¿A cuántos metros de distancia está la Tierra del Sol?

Datos:

t = 8.3 min= 8.3 min X 60s/min = 498 s

                                           V=3 X 108m/s

                                           d=?

Ecuación:  V=d/t despejando para d, d=vt

Sustituyendo los valores correspondientes:  d=(3 X 108m/s) (498s) =1.494 X 1011m/s

La respuesta es la distancia entre la Tierra y el Sol es de 1.5 X 1011m/s

Desplazamiento

El desplazamiento se refiere a la distancia y la dirección de la posición final respecto a la posición inicial de un objeto. Al igual que la distancia, el desplazamiento es una medida de longitud por lo que el metro es la unidad de medida. Sin embargo, al expresar el desplazamiento se hace en términos de la magnitud con su respectiva unidad de medida y la dirección. El desplazamiento es una cantidad de tipo vectorial. Los vectores se describen a partir de la magnitud y de la dirección. Vamos a considerar la misma figura del ejemplo anterior.


Observa que recorres 8m en dirección Norte, luego 12 m en dirección Este y por último 8 m en dirección Sur.  Para el desplazamiento solo importa el punto de inicio y el punto final por lo que el vector entrecortado muestra el desplazamiento.  El resultado es 12m en dirección Este.  Para esto recorres una distancia de 28m. 

Matemáticamente, el desplazamiento (Δd) se calcula como: 

df – di = Δd

donde df es la posición final y di es la posición inicial del objeto.  El signo del resultado de la operación indica la dirección del desplazamiento según el sistema de coordenadas definido.  En el caso anterior, el desplazamiento hubiese sido +12m al este. 

Cuando el objeto termina en el mismo lugar de inicio el desplazamiento será cero aunque la distancia no necesariamente lo sea.  A esta trayectoria en la que la posición final e inicial son iguales, se conoce como un paso cerrado.  El cambio en la posición de un objeto también se puede representar gráficamente. Las características de la gráfica son parámetros que nos ayudan a describir el movimiento del objeto bajo estudio. El tema de análisis gráfico del movimiento rectilíneo que discutimos anteriormente te puede ayudar a entender el concepto básico de vectores.

Rapidez

Un objeto en movimiento recorre una cierta distancia en un tiempo determinado. Un auto, por ejemplo, recorre un cierto número de kilómetros en una hora. La rapidez es una medida de que tán aprisa se mueve un objeto . Es la razón de cambio a la que se recorre la distancia. Recuerda que la expresión razón de cambio indica que estamos dividiendo alguna cantidad entre el tiempo. La rapidez se mide siempre en términos de una unidad de distancia divida entre una unidad de tiempo. La rapidez se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo. Aqui la palabra "por" significa "dividido entre".

El guepardo es el animal terrestre más veloz para recorrer distancia de menos de 500 metros, y es capaz de alcanzar una rapidez máxima de 100 km/h

Cualquer combinación de unidades de distancia y de tiempo que sean útiles y convenientes son válidas para describir una rapidez. Millas por hora (mi/h), kilómteros por hora (km/h), centímetros por día (quizá la rapidez de un caracol en fermo) o años luz por siglo son todas ellas unidades válidas de rapidez. La diagonal (/) se lee como "por". En este tema usaremos principalmente la unidad de metros por segundo (m/s).

Rapidez instantánea

Un auto no se desplaza siempre con la misma rapidez. Un auto puede recorrer una calle a 50km/h, reducir su velocidad a 0 km/h en un semáforo y luego aumentarla a sólo 30 km/h a causa del tráfico. Se puede saber la rápidez del vehículo en cualquier momento mirando el velocímetro del mismo. La rapidez en cualquer instante se conoce como rapidez instantánea. Un auto que viaja a 50km/h puede quizá mantener esa rapidedez durante un minuto. Si el auto continuara a esa rapidez durante una hora completa recorrería 50km. Si la conservara sólo durante media hora recorrería únicamente la mitad de esa distancia, es decir, 25 km. En un minuto el auto recorrería menos de 1km.


El velocímetro de un auto proporciona lecturas de rapidez instantáneas en mi/h y en km/h. Los odómetros indican las distancias en kilómetros

Rapidez Promedio

Cuando alguien planea realizar un viaje en un auto, a menudo le interesa saber cuánto tiempo le tomará recorrer cierta distancia. Desde luego, el auto no viajará con la misma rapidez durante todo el recorrido. Al conductor sólo le interes a la rapidez promedio para la totalidad del proyecto. La rapidez promedio se define como sigue:

rapidez promedio = distancia total recorrida / intervalo de tiempo

La rapidez promedio se calcula con facilidad. Por ejemplo, si recorremos una distancia de 60 kilómetros en un tiempo de 1 hora, decimos que nuestra rapidez promedio es de 60 kilómetros por hora (60 km/h). O bien, si recorremos 240 kilómetros en 4 horas veremos que:

rapidez promedio = distancia total recorrida / intervalo de tiempo = 240km/4h = 60 km/h

Observa que cuando la distancia en kilómetros (km) se divide entre un tiempo en horas (h), la respuesta se obtiene en kilómetros por hora (km/h). Puesto que la rapidez promedio es la distancia recorrida divida entre el tiempo total del viaje, no indica las vriacione de rapidez que pueden ocurrir durante el trayecto. En la práctica experimentamos diversas rapideces en la mayoría de nuestros viajes, de modo que la rapidez promedio suele ser muy diferente de la rapidez instantánea. Ya sea que hablemos de rapidez promedio o de rapidez instantánea, nos referimos a la razón de cambio a la cual se recorre una distancia .



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