GRÁFICAS DISTANCIA - TIEMPO

 BUENOS DÍAS

Es posible analizar el movimiento de un objeto a partir de gráficas distancia - tiempo que se representan en el plano cartesiano. Para ello, registramos la distancia recorrida por el automóvil en diferentes valores de tiempo. La distancia se representa en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal.

En el siguiente dibujo se representa una gráfica distancia - tiempo para un automóvil que describe un movimiento rectilíneo con rapidez constante; en la gráfica puedes observar que cada vez que transcurre una hora, el automóvil se desplaza una distancia de 60 Km, de lo cual podemos concluir que la rapidez del automóvil es de 60Km/h.

A partir de los datos representados en la gráfica se puede determinar la rapidez por medio de cálculos. Por ejemplo, en 3 horas el automóvil ha recorrido una distancia de 180 Km, lo cual nos permite calcular la rapidez. 

EJERCICIO

Considera los datos de la siguientes tablas; cada tabla corresponde al movimiento de un ciclista que se desplaza en línea recta a partir de una línea demarcada en la vía.

- Construye en el mismo plano cartesiano la gráfica distancia - tiempo para los dos ciclistas y calcula la rapidez de cada ciclista

- Elige la gráfica que corresponde al ciclista que se mueve con mayor rapidez. Explica tu respuesta.

 

EJERCICIOS

 BUENOS DÍAS 

- Un avión recorre una distancia de 2.400 km en 3 horas ¿Cuál es la rapidez con la cual realiza el recorrido? ¿Cuál es la distancia que recorre en 2 horas, si se mueve siempre con la misma rapidez?

- El sonido se propaga en el aire con una rapidez de 340m/s. 

Carlos golpea un tambor y Andrés escucha el sonido 2 segundos después. Determina a que distancia se encuentra Andres de Carlos

Si Andrés se acerca a Carlos ¿transcurre mayor o menor tiempo entre el golpe del tambor y el instante en que Andrés escucha el sonido producido? Explica tu respuesta.

RAPIDEZ

 BUENOS DÍAS

La rapidez es la variación de distancia en un determinado tiempo como consecuencia del movimiento de un elemento móvil. El término «móvil», en este caso, puede abarcar desde una máquina (como un automóvil) hasta una partícula como un electrón o cualquier otro cuerpo capaz de desplazarse en el espacio.

La rapidez es una magnitud escalar y no vectorial, a diferencia de la velocidad. Esto significa que tiene un valor y una unidad, pero no una dirección. La rapidez es, en fin, el valor absoluto de la velocidad.

Por ejemplo, si decimos que un colectivo se mueve por una avenida con una rapidez de 82 km/h, sabemos que el valor de la rapidez es de 82 y su unidad es km/h (kilómetros por hora), pero no sabemos en qué dirección lo hace. Es decir, que una vez transcurrido cierto tiempo sabremos qué distancia recorrió, o al revés, cuánto tiempo tardó en recorrer determinada distancia, pero no sabremos dónde se encuentra ubicado en el espacio.

A pesar de que el término se expresa como distancia/tiempo, esto no significa que durante el intervalo de tiempo estudiado, el móvil se haya movido con la misma rapidez. Pudo haber variado infinitamente esa magnitud pero el promedio de las magnitudes es el de interés.

Rapidez media

La rapidez media se calcula tomando la distancia recorrida por un cuerpo y el tiempo empleado en recorrerla. Por ejemplo: una persona que tarda dos horas en recorrer 60 kilómetros se estará desplazando con una rapidez media de 30 kilómetros por hora.

Rapidez instantánea

La rapidez instantánea es aquella que es medida en un instante determinado del desplazamiento de un cuerpo en un punto determinado. Se puede medir con un velocímetro.

Rapidez constante

Como rapidez constante se denomina aquella a la que un cuerpo se mueve sin registrar variaciones en su rapidez, sino manteniendo en todo momento la misma rapidez.

DESPLAZAMIENTO Y TRAYECTORIA

 BUENAS TARDES

DESPLAZAMIENTO

Desplazamiento a la distancia que hay entre una posición inicial y una posición final arraigadas a un movimiento. Para expresarlo de forma más sencilla, diremos que es el espacio que existe entre un punto A y un punto B (por ejemplo, entre nuestra casa y el trabajo). Este vacío llamado desplazamiento siempre se mide con una línea recta imaginaria desde el punto de partida hasta el punto de llegada.

Es necesario, también, aclarar que la longitud del desplazamiento siempre estará constituida por la distancia entre el comienzo y el final. Este intervalo, donde intervine el tiempo y que conlleva ir de un eje a otro, es conocido como módulo de desplazamiento.

El desplazamiento es una magnitud vectorial, lo que significa que tiene una dirección y un sentido, además del ya mencionado módulo. Así que si queréis representar un desplazamiento, basta con dibujar una línea recta desde un punto de inicio hasta un punto de llegada; de este modo, lograrás estructurar de forma más detallada la acción de movimiento y la distancia recorrida de una persona u objeto.

TRAYECTORIA

Cuando hablamos de trayectoria, nos referimos al camino que sigue un cuerpo, vivo o inerte, mientras está en movimiento. Para simplificarlo con un ejemplo, podríamos decir que es todo el recorrido desde el punto de inicio hasta el punto final; cada centímetro, metro o kilómetro a través de senderos o calles que recorres para dirigirte, por ejemplo, desde tu casa hasta el trabajo.

De esta manera, una trayectoria siempre mantendrá dos variantes: una donde su dirección se mantiene en línea recta y otra donde se hace curva, motivo por el cual estos dos posibles movimientos de la trayectoria se denominan rectilíneos y curvilíneos. En este último también son posibles las trayectorias totalmente circulares.

Si ahondamos un poco más, verás que la trayectoria se compone por un lugar geométrico, es decir, que las posiciones por las que pasan los objetos se hacen sucesivas y dependen directamente de un sistema de referencia, es decir, de un punto aislado de la trayectoria que sirve como punto de ubicación.

SISTEMAS DE REFERENCIA

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Cuando hablamos de un sistema de referencia, normalmente nos referimos a un conjunto de convenciones que un observador necesita, dentro de un sistema físico mecánico, para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto en estudio.

Esto quiere decir que un sistema de referencia es el contexto necesario para comprender las dimensiones y orientaciones de un objeto. Por ejemplo, si observamos una foto de hueso de dinosaurio, es imposible saber qué tan grande es si carecemos de escala. Por eso se colocan reglas u objetos a su lado, para establecer una comparación. Esto último es un modelo de referencia para el tamaño.

Sin embargo, la apreciación de este concepto en la física depende de la perspectiva específica desde la cual se lo estudie:

• En la mecánica clásica. Se entiende por sistema de referencia al sistema de coordenadas ortogonales con que podemos estudiar un espacio
• En la mecánica relativista. Por sistema de referencia entendemos las coordenadas espacio-temporales que identifican cualquier evento físico de interésUn ejemplo simple y clásico para entender el uso de los sistemas de referencia se plantea a partir de una nave espacial que despega de la superficie de la Tierra.

EJEMPLOS DE SISTEMAS DE REFERENCIA

- Para quien la observa desde la superficie una nave espacial que despega, la nave asciende y pronto se pierde de vista, viéndose cada vez más pequeña a medida que se aleja. En cambio, para el piloto es la Tierra la que queda atrás, alejándose de la nave y volviéndose más pequeña conforme queda atrás. Para ambos este movimiento será veloz y lineal.

Pero para un tercer espectador ubicado en la Luna el movimiento del cohete puede parecer lento y distante, mínimo, apenas produciéndose, y solo cobrará velocidad a

 medida que se aproxime a él en su trayectoria. Esta diferencia se debe a que se utiliza un sistema de referencia distinto en cada caso

ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO

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Elementos del movimiento

Los elementos del movimiento son sus caracterizaciones o propiedades describibles, y son los siguientes:

1- Trayectoria. Es la línea con que se puede describir el movimiento de un cuerpo puntual y que, conforme a su naturaleza, puede ser:

- Rectilínea. Línea recta sin variaciones en su trayectoria.

- Curvilíneo. Línea curva, o sea, un fragmento de circunferencia.

- Circular. Circunferencia completa.

- Elíptico. Fragmento de una elipse o elipse completa.

- Parabólico. Línea parabólica. 

2- Distancia. Es la cantidad de espacio recorrido por el móvil en su desplazamiento.

3- Velocidad. Es la relación entre la distancia recorrida y el tiempo en que el móvil la recorre (a mayor velocidad, más distancia por unidad de tiempo recorre un cuerpo).

4- Aceleración. Es la variación de la velocidad (velocidad final menos velocidad inicial) por unidad de tiempo.

MOVIMIENTO

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Se entiende por movimiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo en el espacio en un determinado período de tiempo. Todo movimiento depende del sistema de referencia desde el cual se lo observa.

El movimiento de los cuerpos se estudia mediante la cinemática y la dinámica y ambas se integran dentro de la mecánica. La mecánica clásica estudia fenómenos que involucran cuerpos macroscópicos con velocidades pequeñas comparadas a la de la luz.

Por otra parte, la mecánica cuántica describe las leyes del comportamiento de partículas subatómicas con velocidades cercanas a la de la luz. Por ultimo, el movimiento de cuerpos sujetos a fuertes campos gravitatorios, se estudia en el marco de la relatividad general.

TIPOS DE MOVIMIENTO

Conforme al tipo de trayectoria que un móvil describa, se puede clasificar el movimiento en las siguientes categorías:

• Movimiento rectilíneo. Describe un cuerpo cuya trayectoria es lineal y con una velocidad y aceleración paralelas. Suele estudiarse en dos casos puntuales:
  • Movimiento Rectilíneo Uniforme. Describe un cuerpo que posee velocidad constante, es decir, aceleración nula.
  • Movimiento Rectilíneo Uniformemente acelerado. Describe un cuerpo que posee una aceleración constante.
• Movimiento circular uniforme. Describe un cuerpo que se mueve alrededor de un eje de giro, con un radio y una velocidad angular constantes, trazando una circunferencia. En este tipo de movimiento los cuerpos poseen una aceleración en dirección al centro del círculo.
• Movimiento armónico simple. Describe un movimiento periódico como puede ser el de un péndulo o el de una onda electromagnética (luz por ejemplo). Matemáticamente está descrito en el tiempo por una función armónica (seno o coseno). El movimiento puede no ser armónico, es decir, no repetirse en el tiempo, pero aun así describir trayectorias ondulatorias y en ese caso se lo denomina movimiento ondulatorio.
• Movimiento parabólico. Describe un movimiento que traza una parábola. Es el resultante de la composición de un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y uno uniformemente acelerado vertical. Un ejemplo de este tipo de movimiento es el que realiza una pelota que se lanza hacia arriba con un ángulo con respecto a la horizontal.