FÍSICA

CINEMÁTICA

¿Qué es la cinemática?

Es la parte de la física que se ocupa del movimiento de los objetos a través del espacio y el tiempo, omitiendo las causas que lo producen. Para eso, se toma en consideración la velocidad (el cambio en el desplazamiento por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de velocidad) del objeto que se mueve.

¡A continuación introduciremos algunos términos escenciales de la cinemática para poder entender mejor!

CONCEPTOS CLAVES

ACTIVIDADES

¡Laboratorio virtual!

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

1. Gráfico posición v.s tiempo: En el gráfico se muestra el cambio de posición a través de tiempo, se puede observar como la recta es una pendiente creciente. La posición inicial (Xi) es -40m y a los 4 segundos recorrió 80 metros.

2. Gráfico velocidad v.s tiempo: En el gráfico se muestra el “cambio” de velocidad a través del tiempo, y al ser una recta horizontal totalmente plana, sin pendiente, esto indica que la velocidad se mantiene constante, en 30 m/s a medida que avanza el tiempo.

3. Gráfico aceleración v.s tiempo: En el gráfico se muestra la aceleración a través del tiempo, y en este caso la recta también es horizontal, sin pendiente, sin embargo, sigue la misma linea del eje X, lo cual demuestra que la aceleración es 0 m/s ². Esto indica que la velocidad se mantiene constante, al no haber aceleración, no hay un cambio en la velocidad del cuerpo estudiado.


Ecuacion de itinerario:

Xi = -40m  y V = 30 m/s, por lo que la ecuación de itinerario sería la siguiente:

Xf= - Xi + V × t  ➡️ Xf= -40m + 30 m/s × t 

¿Cuál es la distancia recorrida por la motocicleta hasta los 15 segundos?

Para esto se debe emplear el método de cálculo de área.

En un gráfico de la velocidad (m/s) a través del tiempo (t), para calcular la distantcia total recorrida se calcula el área bajo la pendiente de la recta del gráfico.

D= V × t ➡️  V= 30 m/s  y  t= 15s

Al ser una recta sin pendiente (constante) se calcula el área de un rectangulo, base (t) × altura (V)

Distancia = 30 m/s × 15 s = 450 m (se anulan segundos con segundos y el resultado queda en metros)

La distancia recorrida por la motocicleta hasta los 15 segundos es 450 metros.

TIEMPO 🕰

En los 3 gráficos mostrados anteriormente y posteriormente, el tiempo es la variable independiente (eje X). 

MRA

MOVIMIENTO RECTILÍNEO ACELERADO

1. Gráfico posición v.s tiempo: Se puede observar que la posición inicial sigue siendo -40m pero la pendiente de la recta es más inclinada, ya que a los 4 segundos el cuerpo ha recorrido 100 metros, mientras que en el gráfico anterior de movimiento rectilíneo uniforme, el cuerpo había recorrido solo 8o metros a los 4 segundos. 

2. Gráfico velocidad v.s tiempo: Se puede observar que la velocidad no es constante, hay un cambio de velocidad, por lo que la recta si tiene una pendiente. A los 0 segundos hay una velocidad de 30 m/s y a los 5 segundos hay una velocidad de 40 m/s.

3. Gráfico aceleración vs tiempo: Se puede observar que la aceleración es 2,5 m/s ², lo cual significa que la velocidad no se mantiene constante a través del tiempo. La recta sigue siento constante, sin pendiente, pero la intersección con el eje y de aceleración (a (m/s ²)) ya no es 0, no sigue el mismo camino que el eje x de tiempo (t(s)). La velocidad aumenta 2.5 m/s por cada segundo.

CÁLCULO DISTANCIA MRA

Para calcular la distancia recorrida por el cuerpo en estudio (motocicleta) a los 15s a una velocidad de 30 m/s con aceleración de 2,5 m/s², se debe calcular el área bajo la pendiente del gráfico velocidad vs tiempo. 

El área se dividió en 2, A1 (área 1) y A2 (área 2), luego estas áreas de suman para calcular la distancia total recorrida.

Área rectángulo = base × altura           Área triángulo = (base × altura) : 2

A1 = V × t ➡️ 30 m/s × 15s = 450m

A2 = (V × t) : 2 ➡️ (38 m/s × 15s) : 2 = 285m 

38 m/s es la velocidad final menos la velocidad inicial 

En ambos cálculos se anularon los segundos (s), quedando el resultado en metros (m).

Distancia = A1 + A2 ➡️ 450m + 285m = 735m

La distancia total recorrida por la mototcicleta a los 15s fue de 735m.


Tabla comparativa

-Diferencias entre los gráficos y ecuaciones sobre MRU y MRA. 🤔

-Acá se comparan las diferencias expresadas en los gráficos debido al cambio de velocidad (aceleración). 🚴‍♂️

¡Crucigrama!

Haz click en la imagen para poder acceder a un entretenido crucigrama en el cuál podrás aprender acerca de los términos sobre la cinemática. 😊🔭🧪

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