física para ciencias: movimiento en una dimensión dictado por: profesor aldo valcarce 1 er...

Física para Ciencias: Movimiento en una dimensión

Dictado por:Profesor Aldo Valcarce

1er semestre 2014

FIS109C – 2: Física para Ciencias 1 er semestre 2014

Lo experimenta todo objeto que tiene una posición definida en el espacio-tiempo

Traslación → un auto en una carretera

Rotación → la Tierra en torno a su eje

Oscilatorio → un péndulo

Movimiento


Cinemática

Dinámica

Descripción del movimiento.

¿Cómo se mueve?

Causas del movimiento.

¿Por qué se mueve?

Mecánica


Cinemática

El estudio de movimientoDeterminar la posición, velocidad y aceleración

Se empieza con una dimensión (1D)

Después se trabaja en 2 ó 3 dimensiones.


Posición, distancia y desplazamiento

Posición

¿Dónde está Puerto Montt? dirección

Puerto Montt está a 1000 km al sur de Santiago

distancia punto de referencia (origen)


Posición

Por convención:valores positivos a la derechavalores negativos a la izquierda

C

Origen

A B

-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6

x [m]


Posición de A, xA= +3 m

C

Origen

A B

-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6

x [m]

xB = +5 m xC = -3 m


Posición

Desplazamiento : El cambio de la posición

El desplazamiento entre A y B es

(es decir 2 metros a la derecha)

El desplazamiento entre A y C es

(es decir 6 metros a la izquierda)

El desplazamiento tiene SIGNO

C

Origen

A B

-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6

x [m]

m 2 m 3-m 5

x- xx

ABAB

m 6- m 3-m 3-

x- xx

ACAC

NotaΔ (Delta) se utiliza para denotar cambio en alguna cantidad.


Trayectoria

Rectilíneo: línea recta (1-D)

Curvilíneo: línea curva (2-D o 3-D)

Unión de los puntos del espacio por donde pasa un móvil puntual.


Nota:

Trayectorias Iguales

NO IMPLICA

Movimientos Iguales


Cantidades clave para describir el movimiento:

POSICIÓN

VELOCIDAD

ACELERACIÓN

Serán FUNCIONES DEL TIEMPO


Pueden variar cuando el tiempo cambia.

(𝑡)

(𝑡)

(𝑡)

Cantidades clave para describir el movimiento:

Ejemplo: Graficar la posición, velocidad y aceleración con respecto al tiempo de una persona viajando en metro desde Baquedano a San Joaquín.


Cinemática en 1 dimensión:Movimiento Rectilíneo

ESPACIO: línea recta

TIEMPO: 1 reloj

Ingredientes:


Por ejemplo: un auto se mueve en una calle

ESPACIO medido con regla

Tiempo medido con reloj


Posición en el tiempo:

TABLA POSICIÓN - TIEMPO

𝒙 (𝒕)


GRÁFICO POSICIÓN -TIEMPO

Posición en el tiempo:


Velocidad Promedio:

𝒙 (𝒕)

Velocidad Promedio

Se define como la diferencia en la posición (desplazamiento) dividido por el tiempo que demoró ese cambio.

𝒗=𝚫 𝒙𝚫 𝒕

=𝑥 𝑓 −𝑥 𝑖

𝑡 𝑓 −𝑡 𝑖

TABLA POSICIÓN - TIEMPO

Ejemplos:La velocidad promedio entre los puntos A y B es:

La velocidad promedio entre los puntos A y F es:


Rapidez Promedio En la vida cotidiana los términos de rapidez y velocidad son

intercambiables. En física hay diferencias entre ellos.


Considere una maratón (42 km) ¿Cuál es la velocidad promedio de una persona que recorre los 42 km en 2 horas?

La rapidez promedio se define como la distancia recorrida dividido por el tiempo total:

¿Cuál es la rapidez promedio de una persona que recorre los 42 km en 2 horas?

𝒗=0

Rapidez promedio Nota: La rapidez no tiene signo.

¿Qué mide un Velocimetro?


¿Velocidad o Rapidez?

Velocidad Instantánea


¿Cuál es la velocidad al inicio del trayecto?

Aceleración Promedio


𝒂=𝚫𝒗𝚫 𝒕

=𝑣 𝑓 −𝑣𝑖𝑡 𝑓 −𝑡 𝑖

La aceleración promedio se define como el cambio de velocidad dividido por el tiempo que demora el cambio:

𝒂=100

𝑘𝑚h𝑟−0

𝑘𝑚h𝑟

10 𝑠−0𝑠

Ejemplo: Un auto acelera de 0 a 100 km/hr en 10 segundos. ¿Cuál es la aceleración promedio?

¿27,7

𝑚𝑠

10 𝑠=2,77

𝑚𝑠2

¿3 6000𝑘𝑚h𝑟 2¿

100𝑘𝑚h𝑟

(10 /3600)h𝑟

Aceleración Instantánea


Gráficos

Posición vs Tiempo

Velocidad vs Tiempo

Aceleración vs Tiempo



Mov. con Aceleración Constante

Movimiento rectilíneo con aceleración constante


Ejemplo: el signo de la aceleración en

• Caso a) es• Caso b) es• Caso c) es

No tiene signo (a=0).Positivo, dado que la velocidad aumenta.Negativo, dado que la velocidad disminuye.

En el caso b) la forma como varía la velocidad en el tiempo es:


¿Cómo es en el caso a)?

¿Cómo es en el caso c)?


En el caso b) la forma como varía la posición en el tiempo es:

¿Cómo es en el caso a)?

¿Cómo es en el caso c)?

Resumen Se definieron los conceptos de:

Mecánica, Cinemática y Dinámica. Posición, Distancia, Desplazamiento y Trayectoria.

Cinemática: Movimiento en 1 dimensión: Posición con respecto al tiempo. Velocidad promedio e instantánea

Rapidez: escalar (no tiene signo). Aceleración promedio e instantánea.


𝒗=𝚫 𝒙𝚫 𝒕

=𝑥 𝑓 −𝑥 𝑖

𝑡 𝑓 −𝑡 𝑖

𝒂=𝚫𝒗𝚫 𝒕

=𝑣 𝑓 −𝑣𝑖𝑡 𝑓 −𝑡 𝑖

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