Guía para realizar un informe

Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)

      Un movimiento es rectilíneo y uniforme cuando la trayectoria es una línea recta y el móvil realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempos iguales.

Figura 1. El automóvil realiza un Movimiento Rectilíneo Uniforme.

          

       En la Figura 1, se muestra un automóvil que realiza un M.R.U., puesto que su trayectoria es una línea recta y cada 4s recorre 80m, es decir en intervalos de tiempos iguales recorre distancias iguales.

                Para la descripción de este movimiento es necesario tener siempre en consideración en cada instante la posición del móvil o partícula y el tiempo que tarda en alcanzar cada una de estas posiciones.

       Si tomamos los datos de la figura 1, y realizamos la división entre las distancias recorridas y los tiempos que tarda en recorrer dichas distancias obtenemos:

                Puede notarse que la división ha originado una constante de 20m/s, que se lee 20 metros por segundo.

           A esta constante que es la relación entre la distancia recorrida (x) y el tiempo (t) empleado en alcanzar dicha distancia se le conoce como rapidez.

                La rapidez se entiende como el valor absoluto o magnitud de la velocidad y se puede calcular mediante la ecuación:

Figura 2. Ecuación para calcular la rapidez.

                La ecuación de rapidez viene dada por la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en alcanzar dicha distancia, por lo que se considera a la rapidez una magnitud escalar.

               En el caso de la velocidad, está es una magnitud vectorial, es decir, que para realizar su descripción debemos incluir la dirección y el sentido en que se realiza el desplazamiento.

             La velocidad es el resultado de dividir el desplazamiento realizado entre el tiempo que tarda en realizar dicho desplazamiento.

                       La velocidad se puede calcular mediante la ecuación:

Figura 3. Ecuación de la velocidad.

               Por lo que para medir velocidad de un móvil, debemos tomar en consideración su desplazamiento y tiempo que empleo en realizar dicho desplazamiento. Por lo que, si queremos calcular la velocidad en cada tramo del móvil en la figura 1, tendremos que:

Figura 4. Cálculo de la velocidad del móvil.

       

        Nota: En el Movimiento Rectilíneo Uniforme la rapidez y la velocidad son constantes, es decir, que el móvil o partícula mientras se mantenga en M.R.U. su velocidad o rapidez siempre tendrá el mismo valor.

         Cuando leemos el velocímetro de un automóvil de un automóvil, estamos dando la rapidez y no la velocidad, porque en esa lectura no se incluyen el sentido y la dirección de la velocidad, sólo incluimos la magnitud y las unidades de la misma. Debe tenerse claro que cuando se habla de rapidez sólo nos interesa la magnitud y cuando se habla de velocidad nos interesa la magnitud, la dirección y el sentido de la misma.

Interpretación física de las unidades de velocidad

                Calculemos la velocidad de cada uno de los siguientes automóviles que se muestran en la figura 5. 

Figura 5. Interpretación física de las unidades de velocidad.

         Para ello, debemos tomar en consideración la ecuación mostrada en la figura 3. y procedemos de la siguiente manera:

Figura 6. Calculo de la velocidad de un móvil.

La velocidad a diferencia de la rapidez puede ser negativa, si es positiva como en el primer caso de la Figura 6, nos indica que el auto se desplaza hacia la derecha; y si es negativa  como en el segundo caso de la Figura 6 nos indica que el auto se desplaza hacia la izquierda.

Movimiento Bidimensional

      El movimiento en dos dimensiones es aquel en el que la posición del móvil o partícula en cada instante se puede representar a través  de coordenadas en el plano rectangular, es decir; que cada una de las posiciones de la partícula durante su trayectoria se puede representar mediante una coordenada en el eje de las abscisas y una coordenada en el eje de las ordenadas, como si fuese un par ordenado.

       Consideremos una persona que va de un lugar hasta otro en la ciudad, como lo muestra la Figura#1 a continuación.

Figura # 1. Recorrido por la ciudad.

            Cada uno de los puntos indican la posición del cuerpo durante un tiempo determinado desde que inicia su recorrido hasta que termina. Si planteamos este mismo recorrido en un sistema de coordenadas rectangular como se muestra en la figura #2, cada uno de los puntos que indican la posición del móvil o partícula tendrá como ya se dijo una proyección en el eje de las abscisas y otra en el eje de las ordenadas.

Figura #2. Coordenadas de la posición de un móvil en un instante determinado.

             De esta manera cada una de las posiciones tendrá una coordenada para la abscisa, que en este caso está representada por el tiempo (t) y otra coordenada  en el eje de las ordenadas, en este caso representada por la posición (x), de modo que en cualquier instante cualquiera que sea la posición del móvil será representada como un par ordenado, es decir; un par de coordenadas donde la primera pertenece al eje de la abscisas y la segunda coordenada pertenece al eje de las ordenadas, en otras palabras, cada uno de los puntos tendrá una única coordenada descrita como (x,t), para describir el movimiento en dos dimensiones o movimiento bidimensional, que no es más que el análisis del movimiento en el sistema de coordenadas rectangular, como ya lo habíamos dicho.

     MOVIMIENTO EN EL PLANO CON VELOCIDAD CONSTANTE

        Una de las variaciones del movimiento bidimensional, es el movimiento en un plano con velocidad constante el cual sucede en ocasiones cuando tratamos de cruzar un río para llegar a la orilla opuesta o un avión que encuentra vientos laterales.

               Sucede que en los movimientos en el plano con velocidad constante el medio donde ocurre el movimiento (aire o agua), posee su propia velocidad, por lo que cabe una pregunta ante está situación:

¿CUAL SERA LA VELOCIDAD  CON RESPECTO A LA TIERRA DE UN BOTE QUE INTENTA CRUZAR UN RIO HASTA LA ORILLA OPUESTA?

      Para esta situación pueden plantearse tres situaciones distintas como posibles respuestas:

• Si el bote transita en aguas tranquilas con velocidad con el mismo sentido vertical (Vy) como se indica en la figura #3, es  claro que después de transcurrido cierto tiempo "t", el bote habrá cambiado su posición inicial sin cambiar su sentido de movimiento y su velocidad será la misma que al principio del movimiento.

figura #3. Si el bote se mueve en aguas tranquilas su movimiento no tendrá cambio de sentido ni dirección.

• Si la velocidad del bote es nula, y sólo queda sometido bajo la acción de la velocidad de la corriente (Vx), entonces el bote será arrastrado por la corriente del agua en la dirección y sentido de su cauce en este caso horizontal, hasta ocupar una posición distinta a la inicial, transcurrido cierto tiempo "t", cabe destacar que en este caso el bote adquirirá la velocidad de la corriente de agua. Como lo muestra la figura #4.

figura #4. Cuando el bote no tiene velocidad propia y el agua sí, el bote es arrastrado por la corriente de agua y adquiere la velocidad de esta.

•             Si el bote queda sometido a la acción simultánea de las dos velocidades: la velocidad del bote en sentido vertical (Vy), y la velocidad de la corriente de agua en sentido horizontal (Vx); cada uno de los movimientos se cumplirá independientemente y como resultado de la suma vectorial de las dos velocidades, el bote arribará a una posición final diferente a la adquirida en los dos casos anteriores; como se muestra en la figura #5.

figura #5. La velocidad del bote respecto a la tierra (V) será el resultado de la suma vectorial de la velocidad del bote respecto al agua y la velocidad de la corriente de agua.

         La velocidad de cualquier cuerpo que transite en un medio con velocidad propia con respecto a la tierra, en este caso la velocidad de un bote respecto a la tierra (V), se obtiene a través de la suma vectorial: 

figura # 6. Ecuación de la velocidad respecto a la tierra.

• Para calcular la la magnitud de dicha velocidad es necesario tomar en consideración la siguiente ecuación:

figura #7. Ecuación para calcular la magnitud de la velocidad del movimiento respecto a la tierra.

        Para dar a conocer los resultados con mayor precisión es necesario conocer cada uno de los elementos que componen estas ecuaciones:

figura #8. Leyenda de las ecuaciones del movimiento relativo con velocidad constante.

• Para calcular la dirección del movimiento del cuerpo en cualquier instante de tiempo es necesario tomar en cuenta la siguiente ecuación:

figura #8. Ecuación para calcular la dirección de la velocidad del cuerpo en un instante dado.