Rapidez, velocidad y marco de referencia

Objetivos:

Una vez terminada la lección:

• Definirás los conceptos: rapidez, velocidad y marco de referencia.
• Diferenciarás entre lo que es rapidez y velocidad.
• Calcularás la rapidez y la velocidad promedio de un objeto.

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Introducción

El movimiento de los objetos es algo que ocurre continuamente a nuestro alrededor.El cambio continuo en la posición de un objeto sugiere que puede haber un movimiento.  Se puede describir ese movimiento de un objeto si se conoce su posición a través del tiempo.   Aunque los conceptos distancia y desplazamiento ayudan en la descripción del movimiento, lo cierto es que podemos utilizar otros conceptos para describir el movimiento en forma más específica.  En nuestra vida diaria a veces utilizamos los conceptos de rapidez o velocidad como si fueran lo mismo, en realidad no lo son.  La rapidez y la velocidad en cinemática tienen distinto significado físico.  En esta lección discutiremos los conceptos de rapidez y velocidad. 

Movimiento en línea recta

Considera un objeto que se mueve a lo largo de una línea recta desde el punto P hasta el punto Q en el espacio. Como discutiéramos en la pasada lección, por tratarse de un movimiento en línea recta, la distancia recorrida por el objeto es igual a la magnitud del desplazamiento. El espacio entre ambos puntos sería la distancia recorrida por el objeto o la magnitud de su desplazamiento.

Marco de referencia

Podríamos establecer un marco de referencia utilizando una recta numérica en la que los positivos sean hacia la derecha y la posición inicial esté en el origen. Fíjate que X_f, = 9 y que X_i = 0. Así que la magnitud del desplazamiento y la distancia serían igual a nueve unidades. El desplazamiento sería de nueve unidades hacia la derecha. No olvides la dirección del desplazamiento.  

Aunque hemos descrito el movimiento del objeto a partir de la distancia y el desplazamiento del objeto utilizando un marco de referencia espacial, podemos describir en forma más específica el movimiento a partir del tiempo que tarda el objeto en completar el recorrido. Varios objetos pueden recorrer la misma distancia en distintos tiempos, así que el tiempo es un parámetro que nos ayudaría a describir el movimiento de un objeto. 

Recorrido a través del tiempo

El movimiento no se da de forma súbita, este ocurre dentro de un marco de tiempo. Si tomamos un cronómetro y lo ajustamos en cero, es decir, este es el tiempo inicial, t_i cuando el objeto está en su posición inicial. Una vez el objeto comienza a moverse se deteniene en un tiempo final, t_f. Cuando el objeto llegue a su posición final, tendremos el tiempo que el objeto tarda en completar el recorrido, este es:

Δt = t_f – t_i

Es importante mencionar que siempre el tiempo será positivo, toda vez que el tiempo siempre aumenta. Por esta razón el tiempo final siempre es mayor que el tiempo inicial. Un tiempo negativo, significaría retroceder en el tiempo y aunque existe la matemática, las gráficas y las ecuaciones que permiten esos valores, en la vida real no son razonables. Imagina que el objeto tardó diez segundos en completar el recorrido desde el punto P hasta el punto Q. Podemos entonces representar este movimiento en forma gráfica en la que el tiempo estará en el eje horizontal y la distancia en el eje vertical. A este tipo de gráfica lo llamamos, gráfica de posición versus tiempo.

Movimiento con rapidez constante

Si el objeto se mueve rítmicamente, es decir la misma distancia por cada unidad de tiempo que transcurre, entonces la gráfica de velocidad versus tiempo será una lineal horizontal. Este movimiento presenta una rapidez constante. Por lo tanto no hay aceleración en este ejemplo.

Los puntos de la gráfica representan como cambia la posición respecto al tiempo. Esta idea trae como consecuencia el concepto de rapidez. La rapidez se refiere a cuan continuo un objeto se está moviendo. Un objeto rápido cambia su posición en forma más apresurada que un objeto lento. Un objeto en reposo tendría una rapidez igual a cero.

En la próxima página continuaremos con la rapidez y la velocidad. Luego, en la próxima lección explicaremos el concepto de aceleración.

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Vídeo

Rapidez, Velocidad y Aceleración

Tiempo, Rapidez y Velocidad

La diferencia entre Rapidez y Velocidad

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