PARTE 2 MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA: DISTANCIA, RAPIDEZ, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN.

 

movimiento de una partícula issuu

             

La distancia se define como la magnitud o el tamaño del desplazamiento entre dos posiciones. Observa que la distancia entre dos posiciones no es la misma que la distancia recorrida entre ellas. La distancia recorrida es la longitud total del camino recorrido entre dos posiciones.
¿Cómo se mide la distancia física?
Para medir una distancia o longitud [L] se utiliza el metro,
que se simboliza por
* m *
 Para calcular la distancia que un cuerpo recorre durante un cierto tiempo y  sabiendo la rapidez promedio que posee el cuerpo, deberás utilizar la siguiente fórmula:
Donde:
d = distancia medida en m
s = rapidez promedio medida en m/s
t = tiempo medido en s
¿Qué significan la distancia y la distancia recorrida?
Debemos ser cuidados al usar la palabra distancia, ya que hay dos maneras de usar el término en física. Podemos hablar acerca de la distancia entre dos puntos, o podemos hablar de la distancia recorrida por un objeto.
La distancia se define como la magnitud o el tamaño del desplazamiento entre dos posiciones. Observa que la distancia entre dos posiciones no es la misma que la distancia recorrida entre ellas.
La distancia recorrida es la longitud total del camino recorrido entre dos posiciones. No es un vector. No tiene dirección y, por lo tanto, no tiene signo negativo. Por ejemplo, la distancia que camina la profesora es de 2.0 m2. La distancia que camina el pasajero es de 4.0 m4

Es importante darse cuenta que la distancia recorrida no tiene que ser igual a la magnitud del desplazamiento (es decir, la distancia entre dos puntos). De manera específica, si un objeto cambia de dirección en su trayecto, la distancia total recorrida será mayor que la magnitud del desplazamiento entre esos dos puntos. Ve los ejemplos resueltos a continuación
Ejemplo 2: la distancia recorrida por cuatro objetos en movimiento
Cuatro objetos se mueven de acuerdo a las trayectorias que se muestran en el siguiente diagrama. Supón que las unidades de la escala horizontal están dadas en metros.

¿Cuál es la distancia total recorrida por cada objeto?

El objeto A recorre una distancia total de 7m
El objeto B recorre una distancia total de 5m
El objeto C recorre una distancia total de 8 m + 2 m +2 m = 12 m.
El objeto D recorre una distancia total de 6m + 2 m = 8 m

 

La rapidez es una magnitud escalar que determina la relación de la distancia recorrida por un cuerpo u objeto y el tiempo que necesita para cubrir dicha distancia. En este sentido, emplea dimensiones de longitud y de tiempo que pueden ser, dependiendo del caso, kilómetros por hora (k/h) o metros por segundo (m/s). A diferencia de la velocidad, no es una magnitud vectorial, sino que representa precisamente el módulo de la celeridad.
La rapidez es la variación de distancia en un determinado tiempo como consecuencia del movimiento de un elemento móvil. El término «móvil», en este caso, puede abarcar desde una máquina (como un automóvil) hasta una partícula como un electrón o cualquier otro cuerpo capaz de desplazarse en el espacio.
La rapidez es una magnitud escalar y no vectorial, a diferencia de la velocidad. Esto significa que tiene un valor y una unidad, pero no una dirección. La rapidez es, en fin, el valor absoluto de la velocidad.

Por ejemplo, si decimos que un colectivo se mueve por una avenida con una rapidez de 82 km/h, sabemos que el valor de la rapidez es de 82 y su unidad es km/h (kilómetros por hora), pero no sabemos en qué dirección lo hace. Es decir, que una vez transcurrido cierto tiempo sabremos qué distancia recorrió, o al revés, cuánto tiempo tardó en recorrer determinada distancia, pero no sabremos dónde se encuentra ubicado en el espacio.

A pesar de que el término se expresa como distancia/tiempo, esto no significa que durante el intervalo de tiempo estudiado, el móvil se haya movido con la misma rapidez. Pudo haber variado infinitamente esa magnitud pero el promedio de las magnitudes es el de interés.

A pesar de que el término se expresa como distancia/tiempo, esto no significa que durante el intervalo de tiempo estudiado, el móvil se haya movido con la misma rapidez. Pudo haber variado infinitamente esa magnitud pero el promedio de las magnitudes es el de interés.

La velocidad es una magnitud física que expresa la relación entre el espacio recorrido por un objeto, el tiempo empleado para ello y su dirección. La palabra proviene de latín velocĭtas, velocitātis.
La velocidad es una magnitud vectorial y, como tal, se representa mediante flechas que indican la dirección y sentido del movimiento que sigue un cuerpo y cuya longitud representa el valor numérico o modiulo de la misma. Depende del desplazamiento, es decir, de los puntos inicial y final del movimiento, y no como la rapidez, que depende directamente de la trayectoria..
Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro por segundo (m/s), e incluye la dirección del desplazamiento.
Galileo Galilei fue el primero en formular científicamente el concepto de velocidad al estudiar el movimiento de los cuerpos en un plano inclinado, dividiendo la distancia recorrida por un objeto en unidades de tiempo. Así, ideó el concepto de velocidad que no es más que una variación de la distancia recorrida por unidad de tiempo.
Por otro lado, como velocidad también denominamos la ligereza o prontitud en el movimiento. Por ejemplo: “Es impresionante la velocidad con que has venido”.
Por su parte, en mecánica se llama velocidad a la marcha, es decir, a cada una de las posiciones motrices de un vehículo automotor.

La velocidad puede definirse como la cantidad de espacio recorrido por unidad de tiempo con la que un cuerpo se desplaza en una determinada dirección y sentido. Se trata de un vector cuyo módulo, su valor numérico, se puede calcular mediante la expresión:

v=ΔrΔt

Donde:

v: Módulo de la velocidad del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo (m/s)

∆r: Módulo del desplazamiento. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro (m)

∆t: Tiempo empleado en realizar el movimiento. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo (s)

En el caso de los coches de la figura anterior, por ejemplo, parten y llegan a la vez a la meta. Aunque la velocidad de los dos es la misma (concepto vectorial de la velocidad), A ha recorrido mayor espacio en el mismo tiempo y, por tanto, su celeridad es mayor que B.

La aceleración es como el dragón enojado que escupe fuego de las variables de movimiento. Puede ser violenta; algunas personas le tienen miedo; y si es grande, te obliga a que la notes. Ese sentimiento que te da cuando estás sentado en un avión durante el despegue, al frenar súbitamente en un automóvil o al dar una vuelta a alta velocidad en un carrito de carreras, son situaciones en las que estás acelerando.
La aceleración es el nombre que le damos a cualquier proceso en donde la velocidad cambia. Como la velocidad es una rapidez y una dirección, solo hay dos maneras para que aceleres: cambia tu rapidez o cambia tu dirección (o cambia ambas).

Si no estás cambiando tu rapidez y no estás cambiando tu dirección, simplemente no puedes estar acelerando, no importa qué tan rápido vayas. Así, un avión que se mueve con velocidad constante a 800 millas por hora en una línea recta tiene cero aceleración, aunque el avión se esté moviendo muy rápido, ya que la velocidad no está cambiando. Cuando el avión aterriza y se detiene súbitamente, tendrá una aceleración, ya que está frenando. 
[Espera, ¿qué?]
También puedes pensarlo de esta manera. En un automóvil podrías acelerar al pisar el acelerador o el freno, lo que provocaría un cambio en la rapidez. Pero también podrías usar el volante para girar, lo cual cambiaría tu dirección de movimiento. Cualquiera de estos cambios se considerarían una aceleración, ya que cambian la velocidad. 
[¿Qué?]
Fórmula de la aceleración
La mecánica clásica entiende la aceleración como una variación de la velocidad de un cuerpo en el tiempo. Matemáticamente esto se escribe como: a = dv / dt, donde a es aceleración, dv la diferencia de velocidades y dt el tiempo en que ocurre la aceleración.

Más precisamente, dv y dt se definen de la siguiente manera:

dv = v_f – v_i, donde v_f es la velocidad final y v_i, la velocidad inicial del móvil. Esta diferencia indica la dirección de la aceleración.

dt = t_f – t_i, donde t_f es el tiempo final y t_i el tiempo inicial del movimiento. A menos que se estipule lo contrario, el tiempo inicial se suele tomar como 0 segundos.

Ejemplos de Aceleración

Una pelota de billar se acelera cuando se la golpea con el taco. Conociendo la fuerza que le brinda el taco y la masa de la pelota, podemos obtener su aceleración.

Si conocemos la velocidad de un tren justo antes de empezar a frenar y el tiempo que tarda en llegar a la velocidad cero, entonces podemos calcular su desacleración (aceleración negativa).

Un objeto se tira desde un balcón (entonces su velocidad es inicial es cero) y debido a la fuerza de la gravedad, caerá con una velocidad que irá aumentando hasta ser máxima en el piso. Si se conoce esta velocidad final y el tiempo que tarda en caer, podemos obtener la aceleración (que será la de la gravedad).

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