Artículo sobre las magnitudes de la física en el movimiento lineal.
1. Intervalo de tiempo
Cuando un objeto se desplaza de un lugar a otro, necesita un intervalo de tiempo determinado. El símbolo de tiempo es t (tiempo). La unidad de tiempo del Sistema Internacional es el segundo (s).
2. Distancia y desplazamiento
La distancia es la longitud del camino recorrido por un objeto. Es una magnitud escalar, independiente de la dirección. Su símbolo es d y su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro (m).
El desplazamiento es un cambio en la posición de un objeto. Es una magnitud vectorial, por lo que consta de su magnitud y dirección. El desplazamiento depende de la dirección, pudiendo ser positivo o negativo. En coordenadas cartesianas, si la dirección del desplazamiento coincide con los ejes x e y positivos, el desplazamiento es positivo. Por el contrario, si coincide con los ejes x e y negativos, el desplazamiento es negativo. La dirección del desplazamiento también se suele indicar como norte, este, sur u oeste. El símbolo del desplazamiento es d y su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro (m).
Problema de ejemplo 1:
Un estudiante se desplaza hacia el este una distancia de 2 metros. ¿Cuál es la distancia y la magnitud del desplazamiento del estudiante?
a = posición inicial, b = posición final.
Distancia (d) = 2 m
La magnitud del desplazamiento (d) = 2 m. Dirección del desplazamiento = este
Problema de ejemplo 2:
Un estudiante se desplaza hacia el este 2 metros y luego hacia el oeste otros 2 metros. ¿Cuál es la distancia y la magnitud del desplazamiento del estudiante?
a = posición inicial y posición final
Distancia (d) = 2 m + 2 m = 4 m
La magnitud del desplazamiento (d) = 2 m – 2 m = 0. La posición final es igual a la posición inicial, por lo que no hay desplazamiento.
Problema de ejemplo 3:
Un estudiante se desplaza hacia el este 2 metros y luego hacia el oeste 1 metro. ¿Cuál es la distancia y la magnitud del desplazamiento del estudiante?
a = posición inicial, b = posición final.
Distancia (d) = 2 m + 1 m = 3 m
La magnitud del desplazamiento (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Dirección del desplazamiento = este
3. Rapidez y velocidad
La rapidez es una magnitud escalar, mientras que la velocidad es una magnitud vectorial. La velocidad se compone de una magnitud y una dirección. El símbolo de la rapidez es v y el de la velocidad es v (velocidad). La unidad del Sistema Internacional de Unidades para la rapidez y la velocidad es el metro por segundo (m/s).
a. Rapidez media y velocidad media
Problema de ejemplo 1:
Un estudiante se desplaza hacia el este 2 metros en 1 segundo. ¿Cuál es la velocidad media y la magnitud de la velocidad media del estudiante?
La dirección de la velocidad media = dirección del desplazamiento = hacia el este
Problema de ejemplo 2:
Un estudiante se desplaza hacia el este 2 metros durante 1 segundo y luego hacia el oeste 1 metro durante 2 segundos. ¿Cuál es la velocidad media y la magnitud de la velocidad media del estudiante?
Dirección de la velocidad media = dirección del desplazamiento = hacia el este
b. Rapidez instantánea y velocidad instantánea
Velocidad instantánea = distancia muy pequeña recorrida en un intervalo de tiempo muy corto. La magnitud de la velocidad instantánea = desplazamiento muy pequeño recorrido en un intervalo de tiempo muy corto. Si alguna vez has conducido una motocicleta o un automóvil, seguramente has visto un velocímetro. Al conducir una motocicleta, la velocidad cambia y se muestra en el velocímetro.
En física, la velocidad instantánea se abrevia comúnmente como "velocidad". De igual manera, la velocidad instantánea se abrevia comúnmente como "velocidad". Cabe destacar que podemos sustituir la magnitud de la velocidad por "velocidad". Esto se debe a que la magnitud de la velocidad se considera igual a la rapidez. La magnitud de la velocidad se considera igual a la rapidez porque la distancia y la magnitud del desplazamiento son iguales si son muy pequeñas. Si bien la distancia y la magnitud del desplazamiento no siempre son iguales (véase la discusión sobre distancia y desplazamiento), si la distancia y la magnitud del desplazamiento son muy pequeñas, deben tener el mismo valor.
4. Aceleración
La aceleración es una magnitud vectorial, por lo que tiene magnitud y dirección. Su símbolo es a (aceleración). La unidad del SI para la aceleración es metros por segundo al cuadrado (m/s² ).
a. Aceleración media
Problema de ejemplo:
Un coche arranca desde el reposo y se mueve hacia el este hasta alcanzar una velocidad de 10 m/s durante 5 segundos. ¡Calcula la magnitud de la aceleración media!
La dirección de la aceleración media es hacia el este.
En promedio, la velocidad del coche aumenta 2 m/s cada segundo. Si la aceleración es constante, la velocidad siempre aumenta 2 m/s por segundo. Si la aceleración no es constante, la velocidad no siempre aumenta 2 m/s por segundo. Puede que aumente 1 m/s en el primer segundo y 3 m/s en el segundo. Pero, en promedio, al moverse durante 5 segundos, la velocidad aumenta 2 m/s por segundo.
b. Aceleración instantánea
La aceleración instantánea es un cambio en la velocidad durante un intervalo de tiempo muy corto. La aceleración instantánea a menudo se denomina aceleración. Por lo tanto, cuando se habla de aceleración, se hace referencia a la aceleración instantánea. Se dice que un objeto experimenta aceleración si su velocidad cambia. La velocidad también es una magnitud vectorial, que incluye la magnitud de la velocidad y la dirección de la velocidad. Por lo tanto, existen tres condiciones en las que se dice que un objeto en movimiento está acelerando. Primero, se dice que un objeto experimenta aceleración si la magnitud de la velocidad o rapidez cambia (la dirección de la velocidad es constante).
En el primer ejemplo, un coche está inicialmente en reposo (v = 0). Un segundo después, su velocidad aumenta a 5 m/s. La velocidad del coche aumenta, por lo que se dice que el coche está acelerando. En el segundo ejemplo, un coche se mueve inicialmente a una velocidad de 5 m/s. Un segundo después, el coche se detiene. La velocidad del coche disminuye porque se dice que el coche experimenta una aceleración negativa o que el coche experimenta una desaceleración. Segundo, se dice que un objeto experimenta aceleración si la dirección de su velocidad cambia (la magnitud de la velocidad o rapidez es constante). Dirección de la velocidad = dirección del desplazamiento = dirección del movimiento. Tercero, se dice que un objeto experimenta aceleración si cambian tanto la magnitud como la dirección de su velocidad.
