Fundamentos de Cinemática: Aceleración, Caída Libre y Lanzamiento Vertical

1. Aceleración

¿Cuándo lo usas? Se aplica cuando un objeto o vehículo experimenta un cambio en su velocidad.

Fórmula estrella: a = (V_f - V_o) / t

• V_o: velocidad inicial
• V_f: velocidad final
• t: tiempo

Ejemplo práctico: (Cambio de 10 a 30 m/s en 5 s)

a = (30 - 10) / 5 = 20 / 5 = 4 m/s²

2. Caída Libre

¿Cuándo lo usas? Se emplea cuando el enunciado indica que un objeto "se deja caer", se lanza "desde el reposo" o simplemente "cae".

Datos constantes: V_o = 0 y g = 9,8 m/s²

Fórmulas que necesitas:

• Para distancia/altura: h = V_o · t + ½ · g · t²
• Si V_o = 0, la fórmula se simplifica a: h = ½ · g · t²
• Para velocidad final: V_f = V_o + g · t

Ejemplo práctico (t = 3 s):

h = 0,5 · 9,8 · 3² = 0,5 · 9,8 · 9 = 44,1 m

Si te piden la velocidad después de 4 s:

V_f = 0 + 9,8 · 4 = 39,2 m/s

3. Lanzamiento Vertical hacia Arriba

¿Cuándo lo usas? Cuando el problema especifica que un objeto "se lanza hacia arriba".

Dato clave: En el punto de altura máxima, la velocidad final es cero (V_f = 0).

Fórmulas:

• Para tiempo hasta la altura máxima: t = V_o / g
• Para altura máxima: h = V_o · t - ½ · g · t²

Ejemplo práctico (V_o = 19,6 m/s):

t = 19,6 / 9,8 = 2 s

Truco para el Examen

1. Lee y extrae los datos: Identifica V_o, V_f, t, h, g.
2. Mira qué te piden: ¿Es la aceleración (a)?, ¿la velocidad final (V_f)?, ¿la altura (h)? o ¿el tiempo (t)?
3. Elige una de las fórmulas: Selecciona la ecuación adecuada y reemplaza los valores.

Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA)

Es el movimiento de un objeto cuya velocidad cambia de manera constante debido a una aceleración uniforme.

Datos que se utilizan:

• V_o: velocidad inicial → m/s
• V_f: velocidad final → m/s
• a: aceleración → m/s²
• t: tiempo → s
• d o Δx: distancia o desplazamiento → m

Fórmula de Velocidad Final

V_f = V_o + a · t

Se utiliza para calcular la velocidad final alcanzada.

Ejemplo de aplicación:

Un automóvil parte del reposo y acelera a 3 m/s² durante 5 s.

• Datos: V_o = 0 m/s, a = 3 m/s², t = 5 s
• Fórmula: V_f = V_o + a · t
• Sustitución: V_f = 0 + (3)(5)
• Resultado: V_f = 15 m/s

Compendio de Fórmulas Adicionales

• V_f = V_o + g · t
• d = V_o · t + ½ · a · t²
• Si parte del reposo (V_o = 0): d = ½ · a · t²
• Ecuación sin tiempo: V_f² = V_o² + 2 · a · d
• Despejada para distancia: d = (V_f² - V_o²) / 2a

Resumen de Unidades e Indicaciones Importantes

• Velocidad inicial y final: m/s
• Aceleración: m/s²
• Tiempo: s
• Distancia o desplazamiento: m

Importante: Cuando el problema dice "parte del reposo", significa automáticamente que V_o = 0 m/s.

¿Qué fórmula elegir según la incógnita?

• Si te piden velocidad final: V_f = V_o + a · t
• Si te piden distancia: d = V_o · t + ½ · a · t²
• Si te piden distancia partiendo del reposo: d = ½ · a · t²
• Si te piden velocidad sin conocer el tiempo: V_f² = V_o² + 2 · a · d