TRABAJO PRACTICO N°5 CINEMATICA

TRABAJO PRACTICO N°5

Un gran capítulo de la física es la mecánica tiene por objeto el estudio del movimiento. Se divide en:                   ESTÁTICA: Estudia las fuerzas considerándolas en equilibrio

                         DINÁMICA: Estudia el movimiento considerando las causas que lo provocan: fuerzas.

                         CINEMÁTICA: Estudia el movimiento en sí mismo, sin considerar las causas

 

CINEMÁTICA

MOVIMIENTO:

Decimos que un cuerpo está en movimiento con respecto a un sistema de referencia elegido como fijo, cuando sus coordenadas varían al transcurrir el tiempo. Y podemos decir que el movimiento es un concepto relativo, y que un cuerpo se mueve o no dependiendo esto del sistema de referencia elegido.

TRAYECTORIA:

Si imaginamos un móvil cualquiera, a medida que transcurre el tiempo va ocupando distintos puntos del espacio. O sea que la trayectoria de un móvil es la figura formada por los distintos puntos que va ocupando éste a medida que pasa el tiempo

De aquí decimos que:

Si la trayectoria es ...                         

 ... una recta

 ... una curva

 ... una circunferencia

 ... una elipse

 ... una parábola

El movimiento es ... ... RECTILINEO

                                   ... CURVILINEO

                                   ... CIRCULAR

                                   ... ELIPTICO

                                   ... PARABOLICO

MOVIMIENTO RECTILINEO

Ya definimos que es una magnitud y los tipos de magnitudes.  Ahora definiremos el tipo de movimiento.

Estudiaremos casos en que un cuerpo se mueve a lo largo de una línea recta horizontal. Es decir el cuerpo realizara un movimiento rectilíneo. Para poder describir y representar el movimiento que realiza un cuerpo es necesario definir un sistema de referencia.

Sistema de referencia

El sistema de referencia consiste en un eje de coordenadas, horizontal, sobre el cuál se indica la posición del cuerpo durante un tiempo determinado.

El auto realiza un movimiento rectilíneo, sobre un sistema de referencia que indica la posición del auto en cualquier instante de tiempo. Verás que se debe también decidir cómo representaremos un cuerpo que posee cualquier forma y volumen. Para ello definiremos lo que es cuerpo puntual.

El cuerpo puntual

Debido a que los cuerpos reales tienen diversas formas y volúmenes, es conveniente para facilitar la resolución de problemas, considerar que toda su masa se encuentra  concentrada en un punto. De ahora en más, cada vez que hablemos de un objeto cualquiera nos referiremos al mismo como "cuerpo".

Por ejemplo en la siguiente imagen, observarás, que en vez de dibujar la situación real, que muestra a la persona caminando, puedes directamente sobre un eje de coordenadas colocar un punto que represente a la persona

 

Dibujo  que representa la situación real de que una persona  camina una distancia de 2m.

Gráfica que representa  a la persona  que camina  si se la considera como un cuerpo puntual. Se ha colocado un punto que representa a la persona sobre un eje de coordenadas en la posición que coincide con los 2m.

 Ahora te invitamos a comenzar a describir el movimiento de un cuerpo. Para ello empezaremos definiendo a que nos referimos cuando hablamos de la rapidez que posee un cuerpo.

RAPIDEZ

La rapidez, dependiendo de lo que quieras averiguar, puede ser definida como:

Rapidez promedio,

Rapidez instantánea

RAPIDEZ PROMEDIO

La rapidez promedio se define como la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo total empleado durante "todo" el viaje de un cuerpo sin tener en cuenta los detalles particulares del movimiento (si aceleró, se detuvo o frenó).

FIGURA 1-9   El auto realiza un movimiento rectilíneo, desde una posición A a otra posición B, recorriendo una distancia de 100 metros en un tiempo de 5 segundos.

La fórmula que te permite calcular la rapidez promedio es:

                                                      Dónde:     s = rapidez promedio medida en m/s

                                                                       d = distancia medida en m

                                                                       t =  tiempo medido en s

                                                    

 EJEMPLO DE RESOLUCION DE UN PROBLEMA

Para que puedas resolver todos los problemas de este módulo, te proponemos que realices los siguientes pasos:

1- Lee el problema con atención. si lo crees necesario realiza un dibujo para entender mejor la situación,

2-Lee todo el problema nuevamente, pero ahora identifica los datos (información que se proporciona) y la incógnita (que es lo que debes encontrar),

3-Elige una fórmula que relacione los datos y la incógnita,

4- Reemplaza los datos en el lugar que te indica la fórmula, incluyendo tanto el número como la unidad,

5- Calcula el resultado numérico y escribe el número y unidad que corresponda a la magnitud buscada.

 

EJEMPLO: Resolvamos el siguiente problema:

1-Lee el problema con atención. Si lo crees necesario realiza un dibujo para entender mejor la situación.

Caminas desde tu casa a la plaza que, se encuentra a una distancia de 50 metros y tardas  25 segundos en llegar. ¿Cuál fue tu rapidez promedio?

2. Lee todo el problema nuevamente, pero ahora identifica los datos (información que se proporciona) y la incógnita (que es lo que debes encontrar).

Tenemos la distancia y el tiempo que son datos, y debemos encontrar la rapidez promedio que es la incógnita.

s = ?

d = 50 m

t = 25 s

3. Elige una fórmula que te permita calcular la incógnita a partir de tus datos.

  

  4. Reemplaza los datos en el lugar que te indica la fórmula, incluyendo tanto el número como la unidad.

s = d / t

s = 50 m / 25 s

5. Calcula el resultado numérico y escribe el número y unidad que corresponda a la magnitud buscada.

s = 2 m/s

Ten en cuenta que no sólo 50 se divide por 25 con un resultado de 2, sino que también los m divididos por los s tienen como resultado m/s, que es la unidad correcta para la rapidez promedio.

Finalmente has calculado que la rapidez promedio que tuviste fue de 2 m/s.

 

ACTIVIDAD 1

1-Marca la opción correcta.

Un caballo en una carrera  puede recorrer una distancia de 144 m  en un tiempo de 8 s.

¿Cuál es su rapidez promedio?

18 m.

30 m/s.

18 m/s.

20 s.

 

2-Marca la opción correcta.

El hombre más rápido del mundo actualmente corre en 10 s 100 m.

Calcula cuál es su rapidez promedio.

5 m/s.

10 s.

15 m.

10 m/s.

DESPEJE DE LA FORMULA

 A partir de la fórmula que te sirve para calcular el valor de una cierta magnitud, se pueden obtener mediante despejes matemáticos nuevas fórmulas que te permitan calcular el valor de las otras magnitudes que se encuentran en esa fórmula inicial.

Por ejemplo, a partir de la fórmula que te permite calcular la rapidez promedio de un cuerpo:

A partir de la fórmula que te sirve para calcular el valor de una cierta magnitud, se pueden obtener mediante despejes matemáticos nuevas fórmulas que te permitan calcular el valor de las otras magnitudes que se encuentran en esa fórmula inicial.

Por ejemplo, a partir de la fórmula que te permite calcular la rapidez promedio de un cuerpo:

        

 Se pueden obtener dos nuevas fórmulas que te permitirán realizar el:

A) CALCULO DE LA DISTANCIA.

B) CALCULO DEL TIEMPO.

 

A) CALCULO DE LA DISTANCIA

Para calcular la distancia que un cuerpo recorre durante un cierto tiempo y  sabiendo la rapidez promedio que posee el cuerpo, deberás utilizar la siguiente fórmula:

Dónde:

d = distancia medida en m

s = rapidez promedio medida en m/s

t = tiempo medido en s

 

Por ejemplo:

Caminas desde tu casa a la plaza con una rapidez promedio de 2 m/s y tardas en llegar 25 s. Calcula la distancia a la que se encuentra tu casa de la plaza.

Lees el problema y extraes datos e incógnita:

s = 2 m/s

t = 25 s

d = ?

Eliges la fórmula que te permite calcular la incógnita a partir de tus datos

d = s . t

Reemplazas los datos en la fórmula: 

d = 2 m/s . 25 s

Calculas el resultado numérico y colocas la unidad en que se mide el tiempo:

d = 50 m

La plaza se encuentra a 50 m de tu casa.

 

ACTIVIDAD 2

Marca la opción correcta.

Un avión vuela  con una rapidez promedio de 600 m/s durante 150 s.

Calcula la distancia que recorrió.

85000 m/s.

87000 m.

88000 s.

90000 m.

Marca la opción correcta.

Una persona nada dentro de una pileta durante 180 s con una rapidez promedio de 2 m/s.

¿Qué distancia nadó?

358 m.

340 s.

360 m.

350 m/s.

 

B) CALCULO DEL TIEMPO

Para calcular el tiempo que tarda un cuerpo en recorrer una cierta distancia, sabiendo la rapidez promedio que posee el cuerpo, deberás utilizar la siguiente fórmula:

  

Dónde:

t = tiempo medido en s.

s = rapidez promedio medida en m/s.

d = distancia medida en m.

Por ejemplo:

Caminas desde tu casa a la plaza que se encuentra a 50 m  con una rapidez promedio de 2 m/s. ¿Cuánto tiempo tardarás en llegar a la plaza?

Lees el problema y extraes datos e incógnita:

s = 2 m/s.

d = 50 m.

t = ?.

Eliges la fórmula que te permite calcular la incógnita a partir de tus datos:

t = d / s.

Reemplazas los datos en la fórmula: 

t = 50 m / 2 m/s.

Calculas el resultado numérico y colocas la unidad en que se mide el tiempo:

t = 25 s.

Tardaste 25 s en llegar a la plaza.

 

ACTIVIDAD 3

Marca la opción correcta.

 Un auto de carreras completa una vuelta de 1080 m  con una rapidez promedio de 60 m/s.

¿Cuánto tiempo tarda?

18 m.

20 s.

18 s.

16 m/s.

Marca la opción correcta.

Un tren con una rapidez promedio de 35 m/s viaja 5250 m.

Calcula cuanto tiempo tarda en llegar a su destino.

145 s.

150 s.

130 m.

140 m/s.