Como anteriormente vimos, las cantidades cinemáticas nos sirven para describir de manera matemática los movimientos de los objetos. En este módulo utilizaremos las cantidades cinemáticas para describir a un movimiento bastante sencillo pero interesante a la vez.
El movimiento rectilíneo uniforme, por sus siglas MRU, es sin duda el movimiento más simple que existe en la naturaleza. Es fácil imaginárselo, piensa por un momento en una partícula que se desplaza sobre una trayectoria recta con velocidad constante. La velocidad en cualquier punto de la trayectoria tendrá la misma magnitud, dirección y sentido. En el siguiente video desarrollaremos una ecuación sencilla que nos permitirá predecir la posición de una partícula con movimiento rectilíneo uniforme, además de que se da una explicación teórica más profunda de lo que es este movimiento.
Básicamente lo mas importante del vídeo anterior es ver como se obtiene la fórmula x=xo+vxt, la cual nos permite conocer la posición final de una partícula en el tiempo t que queramos, si y solo si conocemos la posición inicial y velocidad de la partícula.
Estudio gráfico del MRU.
Podemos describir el movimiento de las partículas de dos maneras: con ecuaciones matemáticas y con gráficas. Cualquier manera es apropiada para el estudio de la cinemática. El enfoque matemático es usualmente mejor para resolver problemas, porque permite más precisión que el método gráfico. El método gráfico es útil porque a menudo provee más introspección física que un grupo de ecuaciones matemáticas.
Nuestra siguiente tarea consiste en aprender a usar el método gráfico para analizar el MRU. Esto nos dará un nuevo enfoque acerca de este movimiento.
Para aclarar las ideas del video anterior, pon atención al siguiente par de vídeos.
Problemas.
En algún punto de sus estudios, casi todos los estudiantes de física sienten que, aunque entienden los conceptos, simplemente no pueden resolver los problemas. Sin embargo, en física, entender verdaderamente un concepto o principio es lo mismo que saber aplicarlo a diversos problemas prácticos. Aprender a resolver problemas es absolutamente indispensable; es imposible saber física sin poder hacer física.
¿Cómo aprendemos a resolver problemas de física? En todos los módulos de este blog, usted encontrará vídeos que sugieren técnicas para plantear y resolver problemas de forma eficiente y correcta (esto ayuda a evitar algunas técnicas incorrectas que quizás usted se sienta tentado a usar).
En el siguiente video se nos muestra la resolución de un problema relacionado con el tema de MRU.
He seleccionado cuidadosamente algunos problemas que considero te serán útiles resolver. Si puedes resolverlos todos de manera correcta, consideró yo que has comprendido este módulo a la perfección. Cada problema ira subiendo de dificultad.
1. Un caballo se aleja de su entrenador galopando en línea recta una distancia de 116 m en 14.0 s. Luego regresa abruptamente y recorre la mitad de la distancia en 4.8 s. Calcule a) la rapidez promedio y b) la velocidad promedio para todo el viaje, usando “alejándose de su entrenador” como el sentido positivo del movimiento.
2. En t1 = -2.0 s, una partícula está en x1 = 4.3 cm y en t2 = 4.5 s está en x2 = 8.5 cm. ¿Cuál es la velocidad media de la partícula? ¿Puede calcular la rapidez media con estos datos?
3. Un automóvil que viaja a 95 km/h va 110 m atrás de un camión que viaja a 75 km/h. ¿Cuánto tiempo le tomará al automóvil alcanzar al camión?
4. Una bola de bolos (boliche) que rueda con rapidez constante golpea los pinos al final de la mesa de 16.5 m de longitud. El jugador escucha el sonido de la bola que golpea los pinos 2.50 s después de que la lanza. ¿Cuál es la rapidez de la bola, suponiendo que la rapidez del sonido es de 340 m/s?
Respuestas:
1. a) 9.26 m/s y b) 3.1 m/s
2. Velocidad media = 0.646 cm/s. La rapidez media no se puede calcular ya que simplemente conocemos dos posiciones de la partícula y no la distancia total recorrida.
3. 20 s
4. 6.73 m/s
