UD 6. Cinemática

Sistema de referencia. Magnitudes del movimiento. Movimientos rectilíneos en una dimensión. Caída libre. Interpretación de representaciones gráficas. Resolución de problemas en situaciones cotidianas

Sistema de referencia

EXPERIENCIA 1:

Una persona anda de forma regular a lo largo del pasillo, los alumnos, situados regularmente a lo largo de él, cronometran el tiempo que tarda en pasar por delante de ellos. Se mide luego la posición de los alumnos respecto al principio y al final del pasillo. Se hace una tabla da datos y se representa el movimiento medido desde ambos puntos.

Magnitudes del movimiento

Usa este vínculo para responder usando términos que asocies al movimiento: https://pollev.com/victormjimenez756

• Posición, r: distancia respecto del origen del sistema de referencia a la que se encuentra el objeto en un instante.

• Desplazamiento, d: distancia en línea recta entre el punto final y el inicial del movimiento.

• Espacio recorrido, e ó s: parte de la trayectoria recorrida por el móvil; no tiene por qué coincidir con el desplazamiento.

• Trayectoria: camino recorrido por el móvil, no necesariamente en línea recta.

• Velocidad media, v_m: cociente entre el espacio recorrido y el tiempo empleado en recorrerlo.

• Velocidad instantánea, v: velocidad del móvil en un instante determinado, no necesariamente constante.

• Aceleración, a: variación de velocidad por unidad de tiempo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Se define MRU como el que ocurre a lo largo de una trayectoria recta con velocidad constante, y por lo tanto con aceleración nula.

La ecuación que gobierna este movimiento es: 

r = r₀ + v·t

donde r es la posición del móvil en un instante t cualquiera, r₀ es la posición inicial, y v es la velocidad del mismo. Como se ve, la posición es una función lineal del tiempo, y su representación gráfica es una recta cuya pendiente es la velocidad y cuya ordenada en el origen es r₀.

Las gráficas anteriores representan un MRU. ¿Cuál es la velocidad que se puede calcular? ¿Cuál es la pendiente de las rectas de la representación gráfica? ¿Qué relación guardan entre sí?

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Un MRUA es aquél que ocurre sobre una trayectoria rectilínea y que posee aceleración constante. Las ecuaciones del movimiento son dos en este caso:

donde r y v son, respectivamente, la posición y velocidad del móvil en un instante t cualquiera, r₀ es la posición inicial del móvil, v₀ es la velocidad inicial del mismo, y a es la aceleración del movimiento. En este caso, la relación lineal existe entre v y t, estableciéndose entre r y t una relación cuadrática que corresponde a una parábola.

EXPERIENCIA 2:

Con la ayuda de unos libros, coloca un riel acanalado ligeramente inclinado. Haz marcas cada 10 cm a partir del extremo inferior. Deja caer una canica desde cada una de las marcas hasta el final y mide el tiempo que tarda en llegar allí. Repite las medidas al menos tres veces para cada distancia. Organiza los datos en una tabla, calcula el tiempo promedio y grafica los datos de distancia frente al tiempo. ¿Qué forma tiene la gráfica? Añade ahora una columna más a la tabla y calcula el cuadrado del tiempo y grafica ahora la distancia frente al cuadrado del tiempo. ¿Qué forma tiene la gráfica? ¿Qué información podemos obtener de ella? 

EXPERIENCIA 3:

Repite la experiencia 2 pero ahora dejando caer un objeto desde distintas alturas hasta el suelo, y cronometrando el tiempo de caída. ¿Qué valor resulta para la aceleración de la gravedad? ¿Difiere mucho del valor real (9.8 m/s2)?

Ejercicios de interpretación de prácticas

Problemas de cinemática