¿Cuánto tardará un tren en llegar? ¿Qué distancia necesita un coche para frenar? Para responder hay que describir el movimiento con magnitudes medibles: posición, velocidad y aceleración. Esa parte de la física se llama cinemática.
Objetivos
- Usar un sistema de referencia para describir un movimiento
- Distinguir trayectoria, distancia recorrida y desplazamiento
- Calcular velocidades medias y convertir km/h a m/s
- Resolver problemas de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y uniformemente acelerado (MRUA)
- Interpretar gráficas posición-tiempo y velocidad-tiempo
1. Describir un movimiento
Sistema de referencia: Punto u objeto respecto al cual se describe el movimiento. Un cuerpo se mueve si cambia su posición respecto al sistema de referencia: el movimiento es relativo.
- Trayectoria: línea que describe el móvil (rectilínea o curvilínea).
- Distancia recorrida: longitud medida sobre la trayectoria.
- Desplazamiento: cambio de posición, Δx = xfinal − xinicial; puede ser menor que la distancia recorrida.
Vas de casa al instituto (800 m) y vuelves
- Distancia recorrida: 800 + 800 = 1600 m
- Desplazamiento: 0 m, porque terminas donde empezaste
2. La velocidad
vm =
1 m/s = 3,6 km/h
Pasa 72 km/h a m/s
- 72 km/h = 72 000 m ÷ 3600 s
- = 20 m/s (o directamente 72 ÷ 3,6 = 20)
3. Movimiento rectilíneo uniforme (MRU)
MRU: Movimiento en línea recta con velocidad constante: el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales.
x = x₀ + v · t
- Gráfica posición-tiempo: una recta; su pendiente es la velocidad.
- Gráfica velocidad-tiempo: una recta horizontal.
Un ciclista parte del kilómetro 5 a 20 km/h. ¿Dónde está a las 2 h?
- x = 5 + 20 · 2
- x = 45 km
4. Aceleración y MRUA
a =
MRUA: Movimiento rectilíneo con aceleración constante: la velocidad aumenta (o disminuye) lo mismo cada segundo. Si el móvil frena, la aceleración es negativa.
v = v₀ + a · t
x = x₀ + v₀ · t + ½ · a · t²
Un coche parte del reposo con a = 2 m/s². ¿Qué velocidad tiene y qué distancia ha recorrido a los 5 s?
- v = 0 + 2 · 5 = 10 m/s
- x = 0 + 0 · 5 + ½ · 2 · 25 = 25 m
- Gráfica velocidad-tiempo del MRUA: una recta inclinada; su pendiente es la aceleración.
- Gráfica posición-tiempo del MRUA: una curva (parábola).
Recuerda
- El movimiento es relativo a un sistema de referencia.
- Velocidad media = desplazamiento ÷ tiempo; 1 m/s = 3,6 km/h.
- MRU: x = x₀ + v · t; gráfica x-t recta.
- Aceleración a = Δv ÷ Δt (m/s²).
- MRUA: v = v₀ + a · t y x = x₀ + v₀ · t + ½ · a · t².
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.