Física

Unidad N°2Prof. González, Carolina

Tecnicatura Superior en Seguridad Higiene y Medio Ambiente.

MovimientoO Cinemática O Movimiento es relativo, es decir que depende del

lugar desde el cual se lo describe. Por lo tanto, es necesario indicar respecto de qué cuerpo está en movimiento y tal referencia puede estar ubicada en cualquier objeto que se elija.

O Un sistema de referencia es una representación con ejes cartesianos que nos permite establecer un punto fijo, respecto del cuál podremos determinar y caracterizar el movimiento de un cuerpo.

TRAYECTORIA Y DESPLAZAMIENTO

O Todos los días, para ir a al Trabajo, te moves desde una posición inicial (tu casa) hasta una posición final (el Trabajo). Sin importar que vayas caminando, en colectivo, en auto o en bicicleta, siempre cambiás de posición. La distancia se recorre en línea recta desde la posición inicial hasta la posición final se llama desplazamiento. Sin embargo, es muy probable que, en realidad, no te muevas en línea recta, sino que rodees algunas cosas, atravieses calles, bordees una plaza, etc. El camino que se realiza para ir desde la posición inicial hasta la posición final se denomina trayectoria. Por lo tanto, si bien entre dos posiciones hay un solo desplazamiento, puede haber muchas trayectorias.

Trayectoria y Desplazamiento

Supongamos que queremos ir desde el punto A hacia el punto B, cada cuadrícula equivale a 1m. La distancia en línea recta entre A y B es el desplazamiento y en este ejemplo vale 6m. Si vamos en línea recta, la trayectoria es de 6m y equivale al desplazamiento, en tanto que, si para ir desde A hasta B, pasamos por C y por D, la trayectoria es de 10m

Tipos de trayectoriasO Trayectorias circulares. Por ejemplo, una

nena sentada en una calesita en movimiento describe una trayectoria circular alrededor del centro de la calesita.

O Trayectorias elípticas. La línea que describen los planetas cuando se trasladan alrededor del Sol representan una trayectoria elíptica.

O Trayectorias parabólicas. Cuando se arroja un objeto con inclinación, por ejemplo, una bala disparada por un cañón, la trayectoria que describe es parabólica.

O Trayectorias irregulares. El vuelo de un mosquito es un ejemplo de esta trayectoria.

VelocidadO En la vida cotidiana se emplean los términos “rapidez” y

“velocidad” como sinónimos, pero en física nos son lo mismo. Cuando se dice que un móvil se desplaza a 100 km/h, se está hablando de su rapidez; pero si se dice que se desplaza a 100 km/h, en dirección horizontal y hacia la izquierda, se está hablando de su velocidad. La rapidez indica cuán ligero se mueve un móvil y la velocidad cuán ligero se desplaza y en que dirección y sentido lo hace. Mientras que la rapidez es una magnitud escalar, la velocidad es una magnitud vectorial.

|𝑣|=𝑒𝑡

E= a la distancia recorrida, en unidades de longitudT= tiempo empleado en unidades de tiempo

Movimiento Rectilíneo UniformeO El movimiento rectilíneo uniforme es el que posee un móvil que

describe una trayectoria rectilínea y recorre distancias iguales en tiempos iguales y es Uniforme por que su velocidad no varía.

O Supongamos que un auto se desplaza sobre una trayectoria recta y con las siguientes características:

En el primer minuto recorre 600m. En el segundo minuto recorre 600m más, es decir, que suma 1200m en total. En el tercer minuto hizo otros 600m (1800m en total) y así sucesivamente.

En un primer momento A, la rapidez del móvil es:

En un segundo momento B, se tiene:  En un tercer momento C, se tiene:  t [min] e [m] v [m/min] Pto de la trayectoria

0 0 600 O1 600 600 A2 1200 600 B3 1800 600 C4 2400 600 D5 3000 600 E

 

O En todos los puntos de la trayectoria la velocidad es igual. Si dibujamos a la velocidad en función del tiempo, esto es en un gráfico de ejes cartesianos con la velocidad en las ordenadas y el tiempo en el eje de las abscisas, veremos algo así:

  En el Movimiento Rectilíneo Uniforme la velocidad es constante.

O Por otro lado, si el móvil recorre 600m en 1 min, 1200m en 2 min, 1800m en 3 min, tenemos que a doble, triple tiempo corresponde doble, triple espacio, y viceversa.

O Esto se puede graficar considerando en el eje de las abscisas (X) el eje de los tiempos y el eje de las ordenadas (Y) como el eje de los espacios o distancias recorridas:

O V=e/t e=v.tO  De aquí se desprende la segunda Ley del M.R.U. En el M.R.U. el espacio recorrido es directamente proporcional al tiempo empleado.

Problemas de Encuentro

O Cuando los cuerpos van en la misma dirección y sentido ( Tipo persecución)

O Cuando los cuerpos tienen velocidades con sentido contrario ( tipo Choque).

O Para poder resolverlos, planteamos la Ecuación horaria: O Cambiando el e por= ef – eo t por = tf – toPor lo tanto la ecuación horaria de MRU=

ef = eo + v.(tf-to)

AceleraciónO La aceleración es el cociente o razón entre la

variación o incremento de la velocidad y el tiempo transcurrido

Vf es la velocidad final del tiempo t y Vi es la velocidad al inicio del tiempo t.Es una magnitud vectorial.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado

O El movimiento rectilíneo uniformemente variado es aquél que, al desplazarse por una trayectoria rectilínea, aumenta o disminuye su velocidad en cantidades iguales en cada unidad de tiempo.

O El Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V) es un tipo de movimiento cuya velocidad es variable y la aceleración es constante. Como lo dice su nombre, la trayectoria en este tipo de movimiento es rectilínea. La palabra uniforme (una forma o misma forma) indica que la variación de la velocidad en este tipo de movimiento es siempre la misma, la velocidad cambia siempre en la misma proporción. Esto significa que la aceleración tiene un valor constante.  

O Sabemos que la aceleración está dada por:

O Si la aceleración es conocida y constante podemos calcular la velocidad final a partir de la inicial y del tiempo transcurrido:

O El espacio recorrido por un móvil con M.R.U.V está dado por:

 

O Ejemplo: Supongamos que un móvil partió con una velocidad inicial de 5m/s con una aceleración constante de 10m/s2. Con las fórmulas anteriores podemos calcular la velocidad y el espacio recorrido al cabo de 1 s, 2 s, 3 s, y así sucesivamente. Los resultados se expresan en el siguiente cuadro:

t [s] s [m] v [m/s] a [m/s2]0 0 5 101 10 15 102 30 25 103 60 35 104 100 45 105 150 55 10

O Si graficamos la aceleración en función del tiempo en un eje cartesiano obtendremos:

 

En el M.R.U.V la aceleración es constante

O Si graficamos la velocidad den función del tiempo en un eje cartesiano tendremos

En el M.R.U.V la velocidad es directamente proporcional al tiempo empleado.

O Finalmente, graficando el espacio recorrido en función del tiempo, encontramos de que existe una relación cuadrática entre ellas:

Ejemplos de MRUVCaída Libre Tiro Vertical

O Movimiento que describe un objeto que se deja caer desde una altura, cuya Vi=0

O Los cuerpos que se dejan caer desde una misma altura llegan al mismo tiempo por que son atraidos por la Aceleracion de la gravedad (G)

O G=Vf/t h=1/2gt h=altura

O Movimiento que describe un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba.

O Para que un objeto suba es necesario imprimirle velocidad, y la misma va disminuyendo hasta llegar a cero ( Vf=0) la altura llegada en este punto es la máxima.

O -g=(Vf-Vi)/t h= Vit-1/2gt2

DinámicaLos objetos no se mueven porque sí, tampoco cambian su velocidad sin haber una causa que lo permita. Al estudio de las causas que producen el movimiento de los cuerpos se le llama dinámica. La dinámica es una rama de la física y en ella estudiamos como las fuerzas producen el movimiento de los objetos. Para comprender cómo las fuerzas producen los movimientos, enunciaremos y estudiaremos las Leyes de Newton

PRIMERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE INERCIAO Todo cuerpo continuará en su estado

de reposo o de velocidad constante en línea recta (M.R.U) mientras sobre él no actúe una fuerza externa (neta) que lo haga cambiar en su estado de movimiento

SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE MASA

O Cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza, este adquiere una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza que se le aplico e inversamente proporcional a su masa.

TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE INTERACCIÓN

O Siempre que un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B también ejerce una fuerza sobre el cuerpo A, de igual intensidad pero de sentido contrario.