Introducción a Gráficas

Parte 1: Introducción a Gráficas

Objetivos 

Terminada la lección:

• Definirás los conceptos de desplazamiento, distancia, rapidez y velocidad.
• Diferenciarás entre distancia, desplazamiento y posición.
• Diferenciarás entre rapidez y velocidad.
• Analizarás gráficas de posición vs tiempo.
• Analizarás gráficas de velocidad vs tiempo.

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Parte 1: Introducción a Gráficas

Mecánica clásica

En el estudio de la mecánica clásica es muy conveniente describir el movimiento de los objetos en términos del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta los agentes que lo producen.   A esta parte de la mecánica clásica que describe el movimiento se le llama cinemática y podrás aprender más sobre ella en la unidad 4.  La palabra cinemática proviene de “cine” que significa movimiento y “matica” que significa matemática.

¿Por qué usar gráficos?

Los gráficos nos permiten visualizar de manera clara y concisa la relación entre las diferentes variables que describen el movimiento, como la posición, la velocidad y la aceleración en función del tiempo. Esto facilita la interpretación y el análisis de los datos, y nos ayuda a identificar patrones y tendencias.

Partículas en movimiento

En el estudio del movimiento de traslación se describe al objeto en movimiento como una partícula sin importar su tamaño.  En general, una partícula es una masa parecida a un punto de tamaño infinitesimal.  El comportamiento de los objetos son descritos en Física es decir explicamos como se mueven los objetos utilizando las gráficas.

Las gráficas

Las gráficas son representaciones pictóricas de pares ordenados de puntos. En cinemática se refiere a la representación de la relación de tiempo y espacio del movimiento de los objetos. Esta representación se hace en un plano cartesiano. El movimiento de una partícula se conoce por completo si su posición en el espacio se conoce en todo momento. Las gráficas presentan la relación entre los datos de la posición, velocidad y aceleración del objeto. 

Debes observar muy bien los ejes, las variables  y las unidades utilizadas en las gráficas que analizarás. Al leer esta lección trata de contestar los ejemplos y luego verificar tu solución con la que aquí se presenta de forma que puedas auto evaluarte en todo momento y verificar por ti mismo cuanto vas aprendiendo del tema.

Tipos de gráficas utilizadas en cinemática

• Gráfica posición-tiempo (x-t): Muestra cómo cambia la posición de un objeto a lo largo del tiempo.
  • Pendiente: Representa la velocidad instantánea en ese punto.
  • Área bajo la curva: No tiene un significado físico directo en este tipo de gráfica.
• Gráfica velocidad-tiempo (v-t): Muestra cómo cambia la velocidad de un objeto a lo largo del tiempo.
  • Pendiente: Representa la aceleración instantánea en ese punto.
  • Área bajo la curva: Representa el desplazamiento del objeto.
• Gráfica aceleración-tiempo (a-t): Muestra cómo cambia la aceleración de un objeto a lo largo del tiempo.
  • Área bajo la curva: Representa el cambio en la velocidad del objeto.

¿Porqué se analizan las gráficas?

La Física trata sobre las relaciones entre cantidades observadas.  Establecer estas relaciones permite que podamos anticipar lo que ocurrirá con una cantidad cuando la otra varía de una forma determinada.  Una forma básica para establecer la relación entre dos cantidades medidas es representarlas mediante una gráfica.  En el caso del estudio del movimiento de los objetos, vamos a querer establecer relaciones entre las siguientes cantidades:  el tiempo que le toma a un objeto moverse de un punto a otro, la rapidez con que se mueve y su aceleración, si tiene alguna.

Matemática y Física

La Matemática es el lenguaje de la Física.  Las representaciones gráficas nos permiten establecer en muchos casos, la relación matemática entre dos cantidades.  De esta manera, podemos representar el conocimiento adquirido sobre el movimiento de un objeto, de una manera más precisa. Al utilizar una ecuación matemática podemos “predecir”la ubicación del objeto y describir su movimiento.

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Presentación

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Páginas asociadas al tutorial del tema de posición vs tiempo:

Parte 2: Ejemplo 1 de Análisis de Gráficas de posición vs tiempo- Enlace aquí

• 1 Parte 1: Introducción a Gráficas
• 2 Parte 2: Introducción a Gráficas – Ejemplo 1
• 3 Parte 3: Gráficas de posición vs tiempo
• 4 Parte 4: Gráficas de pos vs tiempo – Práctica 3
• 5 Parte 5: Solución de Problemas Posición vs Tiempo

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Enlaces externos para explorar

• Conceptos de Física: Hyperphysics
• Libros:
  • Física Moderna de Paul A. Tipler
  • Física Moderna – Raymond A. Serway
• NASA: Science Explorer Poster Series
• Simulaciones: PhET
• Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom
• Wikipedia en Español: Wikipedia

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Simulación

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Vídeo

Movimiento

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