Si una persona caminando en línea recta avanza tres metros en un segundo y cada vez que se mida su andar recorrerá tres metros en un segundo, tenemos un movimiento rectilíneo uniforme.
Un movimiento es rectilíneo uniforme si se mueve en línea recta y recorre distancias iguales en tiempos iguales.[1]
Ejemplos de movimientos rectilíneos uniformes:
- Una cohete viajando en el vacío del espacio
- Un tren de alta velocidad después de que alcanza su velocidad de crucero
- El sonido en la atmósfera
- El vehículo en una autopista de velocidad controlada, durante su recorrido por un tramo recto de dos kilómetros
- La luz en el vacío
La ciencia del movimiento
La cinemática es la rama de la física que tiene por objeto la descripción del movimiento sin tener en cuenta su causa. Proporciona el lenguaje y las técnicas para predecir la posición futura y el movimiento de diversos cuerpos.
Parte de la noción de espacio y tiempo y de la definición de cantidades relacionados como posición, desplazamiento, velocidad y aceleración.[2]
Velocidad
Es la relación que se establece entre la distancia recorrida y el tiempo empleado para recorrerla. La velocidad es directamente proporcional a la distancia recorrida e inversamente proporcional al tiempo empleado en recorrerla.
Fórmula para el cálculo de la velocidad
Si el movimiento es rectilíneo uniforme la velocidad es el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo en recorrerla.
Unidades de velocidad
Las unidades utilizadas para expresar la velocidad son el cociente entre la unidad utilizada para medir distancias entre la unidad utilizada para medir el tiempo.
Ejemplos:
Valores típicos de velocidades:
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)Lo que caracteriza la MRU de cualquier otro cuerpo en movimiento es que en este la velocidad es constante.
Esto deriva de su definición:
Un cuerpo en MRU recorre una distancia d1 en un tiempo t1, de igual forma una distancia d2 en un tiempo t3 y una distancia D3 en un tiempo t3 …
Como el movimiento es uniforme tenemos que:
Ejemplos:
- Un vehículo avanza con un MRU, a una velocidad de 75 km/h, durante dos horas y media. ¿Qué distancia habrá recorrido?
Por tanto, el vehículo recorrió 187, 50 kilómetros.
- Un tren une a una ciudad A con una ciudad B ubicada en línea recta a 400 km de distancia, si el tren viaja a una velocidad constante y tarda dos horas en llegar de una ciudad a la otra, ¿a qué velocidad viajó?
Por tanto, el tren viajó a una velocidad de 200 km/h
Representación gráfica de la distancia en función del tiempo
La velocidad de un cuerpo o partícula se representa gráficamente en un eje cartesiano donde sobre el eje de las abscisas se representa el tiempo y sobre el eje de las ordenadas la posición que el objeto ocupa en un momento dado.
Si el movimiento que deseamos representar es un MRU, su representación gráfica siempre será una línea recta.
Ejemplos:
Movimiento rectilíneo uniforme que parte del origen y se mueve a una velocidad constante de 0, 5 metros por segundo.
Movimiento rectilíneo uniforme que parte a 5 metros del origen y no se mueve, se encuentra en reposo, su velocidad es 0 metros por segundo.
Movimiento rectilíneo uniforme que parte a dos metros del origen y se mueve a una velocidad constante de un metro por segundo.
Transformación de las unidades de velocidad
Recuerden que tenemos dos sistemas de medidas el MKS (metro, kilogramo, segundo) y el cgs (centímetro, gramo, segundo).
Sin embargo las medidas se adaptan a las características de la actividad que las requiere, no tiene sentido medir la distancia entre la Tierra y la Luna en centímetros. Es por ello, que en Física debemos saber convertir las unidades para presentar resultados razonables.
Para medir distancias se usa un sistema de numeración decimal
Para medir el tiempo se usa un sistema de numeración sexagesimal
Ejemplos:
- Dos horas y media, ¿cuántos segundos son?
1 hora = 3 600 seg
2,5 horas = ?
2, 5 horas = 9 000 segundos
- 4 500 centímetros, ¿cuántos kilómetros son?
1 km = 1 000 m
1 m = 100 cm
1 km = 100 000 cm
? = 4 500 cm
4 500 centímetros = 0, 045 kilómetros
- 9, 26 metros por segundo, ¿cuántos metros por minutos son?
9, 26 metros por segundo = 54, 47 metros por minuto
- 1 136 metros por minuto, ¿cuántos kilómetros por hora son?
Ejercicios:
- Un cuerpo A se mueve a una velocidad de 962 km/h, otro cuerpo B a 287 m/s ¿Cuál de los dos es más veloz?
- Un ciclista va a 52 km/h, con un MRU, ¿Cuánta distancia recorre en tres horas?
- Represente gráficamente el movimiento de un objeto que parte a dos metros del punto de partida y viaja a una velocidad constante de un metro por segundo
- Dos móviles parten simultáneamente de un O, uno en dirección hacia la derecha y el otro en dirección hacia la izquierda, con velocidades constantes de 26 cm/s y 35 c/s respectivamente. ¿Qué distancia los separa a 10 segundos de su partida?
- Un vehículo recorre 200 km en 3 h 25 ‘’ 15 ‘¿cuál es su velocidad si lo hace con un MRU?
La velocidad se puede analizar como un vector que se establece por las variaciones del vector posición en el tiempo.
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[1] Maiztegui, A., Sábato, J. (1 973). Introducción a la física. Argentina, Buenos Aires. Kapelusz. p. 82
[2] Simonpietri, Z. (1 991). La Cinemática. Venezuela, Caracas. CENAMEC. p. 2