Fundamentos del Movimiento Rectilíneo y Cinemática en Física
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Introducción al Movimiento Rectilíneo
El movimiento rectilíneo se considera un movimiento de traslación (sin rotación). El estudio del movimiento de un objeto se basa en medidas y cálculos de posiciones, desplazamientos, velocidades y aceleraciones.
Cuando un objeto se traslada, su posición cambia a medida que transcurre el tiempo.
Conceptos de Rapidez y Velocidad
Rapidez Media
La rapidez media es la distancia recorrida dividida entre el tiempo que le toma recorrer esa distancia. Proporciona la magnitud del movimiento:
|v| = |d| / t
Velocidad Media
Este término se usa para representar tanto la magnitud (valor numérico) de la rapidez media con que se mueve un objeto, como la dirección en la que se mueve:
Vm = (x(t) – x0(t0)) / (t - t0)
Desplazamiento
El desplazamiento es el cambio de posición de un objeto:
Δx = x(t) – x(t0)
Si la vmedia es positiva, el objeto se mueve hacia la derecha a lo largo del eje X; si la vmedia es negativa, el objeto se mueve hacia la izquierda a lo largo del eje X.
Velocidad Instantánea
La velocidad instantánea es la velocidad media en un intervalo de tiempo infinitamente corto:
V = Δx / Δt
Si un objeto se mueve con velocidad uniforme o constante durante un intervalo de tiempo, entonces su velocidad instantánea en cualquier momento será igual a su velocidad media.
Aceleración en el Movimiento
Aceleración Media
Se dice que un objeto acelera cuando varía su velocidad. Un automóvil cuya velocidad aumenta de 0 a 80 km/h está acelerando. Si otro automóvil hace este cambio en menos tiempo, se dice que su aceleración es mayor.
Am = (v(t) - v0(t0)) / (t - t0)
La ecuación es vectorial. Para una dimensión (1-D), solo se necesitan valores numéricos para v, v0 y Δt. Cuando el signo es positivo, el objeto acelera; si el signo es negativo, el objeto frena.
Aceleración Instantánea
La aceleración instantánea se define como:
a = Δv / Δt (en un intervalo de tiempo pequeño).
La aceleración es la proporción con la que cambia la velocidad.
Consideraciones sobre la Desaceleración y Dirección
- Se dice que un objeto desacelera cuando su rapidez disminuye; esto sucede cuando la velocidad y la aceleración se encuentran en direcciones opuestas.
- La aceleración no solo tiene lugar cuando cambia la magnitud de la velocidad, sino también cuando cambia la dirección.
- En una dimensión (1-D): si a es negativa, entonces la dirección es hacia la izquierda. Si a es positiva, entonces la dirección es hacia la derecha.