La cinemática es área de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos, sin considerar las causas que producen dicho movimiento. Podemos decir que un cuerpo se encuentra en movimiento cuando cambia de posición respecto a un sistema de referencia

Introducción:

La cinemática es área de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos, sin considerar las causas que producen dicho movimiento. Podemos decir que un cuerpo se encuentra en movimiento cuando cambia de posición respecto a un sistema de referencia que se supone fijo.

A continuación trataremos de dar a conocer el concepto de la cinemática y sus diferentes subtemas como lo son: rapidez, desplazamiento, aceleración, velocidad, caída libre y por último el movimiento rectilíneo uniforme acelerado (MRUA).

También se pondrán ejemplos para comprender aún más cada uno de estos y conocer su resolución del problema.

La cinemática es una rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen. El Análisis Vectorial es la herramienta matemática más adecuada para ellos.

1.- Rapidez

Es una magnitud escalar similar a la velocidad (vectorial), pero a diferencia de esta solo tiene en cuenta el módulo del movimiento del cuerpo, sin tener en cuenta el sentido y la dirección. La unidad que se utiliza es m/s o km/h igual a la velocidad.

-Rapidez media

La rapidez media o rapidez promedio es el término que se suele usar para referirnos a la celeridad media. La rapidez en sí, es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo. La rapidez media de un cuerpo es la relación entre la distancia que recorre y el tiempo que tarda en recorrerla.

V= d/t         

Las medidas utilizadas para la rapidez son: 

Metros por segundo: (símbolo, m/s, ms-1) medida del SI

Centímetros por segundo: (símbolo, cm/s, cm s-1)

Kilómetros por hora: (símbolo, km/h)

Millas por hora: (abreviatura, mph.)

Milla náutica por hora (knot): (símbolo kt)

Ejercicios:

1.-De Cuernavaca a la Ciudad de México hay una distancia de 84.1 km, si un auto llega a la Ciudad de México en 1 hora con dos minutos. ¿Cuál fue la rapidez que llevaba en su vehículo?

2min 1ℎ𝑜𝑟𝑎 60𝑚𝑖𝑛 =0.03 + la hora que nos expresa el problema. •       T= 1.03 horas. • D= 84.1 km • 𝑟 = 𝑑 𝑡 81.65 = 84.1 1.03 horas.

2.-Una pelota se desplaza en línea recta y recorre una distancia de 10 m en 5 s ¿cuál es su rapidez?

V = d/t

V = 10m/ 5s = 2m/s

Su rapidez es de 2m/s

3.-Un corredor completa una vuelta alrededor de una pista de 200 m en un tiempo de 25 s. ¿Cuál fue la rapidez promedio?

Datos           Fórmula     Operaciones      Resultado

d= 200 m      V= d/t        200 m/ 25 s      8 m/s

t= 25 s                                                   R= 8 m/s = 0 s

4.- A un tren, le toma 2.0 horas en viajar entre las ciudades de París y Lion que se encuentra a 454 km hacia el sur. ¿Cuál es la velocidad promedio del tren?

Desplazamiento (d): 454 km, sur

Tiempo (t): 2.0 horas

Velocidad promedio (v): ?

Ecuación: v = d / t

Solución: v = d / t = 454 km / 2 h = 227 km/h, sur.

5.- El odómetro de un automóvil registra una lectura de 22687 km al principio de un viaje y 22791 km al final del mismo. El viaje requirió de 4 horas. ¿Cuál fue la rapidez promedio del automóvil en km7hr y en m/s?

Datos              Fórmula      Operación                  Resultado

d1= 22687       1) V= d/t     22791-22687= 104      26 km/h

d2=22791        2) V= d/t                                      7.22 m/s

t= 4 hr

104X1000=104000 m          104000m/14400 s= 7.22 m/s

4X3600=14400 s

2.-Desplazamiento

El desplazamiento se refiere a la distancia y la dirección de la posición final respecto a la posición inicial de un objeto. Al igual que la distancia, el desplazamiento es una medida de longitud por lo que el metro es la unidad de medida. Sin embargo, al expresar el desplazamiento se hace en términos de la magnitud con su respectiva unidad de medida y la dirección. El desplazamiento es una cantidad de tipo vectorial. Los vectores se describen a partir de la magnitud y de la dirección.

df – di = Δd

df es la posición final y di es la posición inicial del objeto.

Ejercicios:

1-. La luz proveniente del sol tarda 8.3 minutos en llegar a la Tierra.  La rapidez de la luz es de  3 X 108m/s.  ¿A cuántos metros de distancia está la Tierra del Sol?

Datos:

t = 8.3 min= 8.3 min X 60s/min = 498 s

V=3 X 108m/s

d=?

Ecuación: V=d/t despejando para d, d=vt

Sustituyendo los valores correspondientes: d=(3 X 108m/s) (498s) =1.494 X 1011m

La respuesta es la distancia entre la Tierra y el Sol es de 1.5 X 1011m

2.- Vas de tu casa a la escuela que se encuentra a 500 m, pasas un tiempo ahí y regresas a tu casa.

¿Qué distancia recorriste?

¿Qué desplazamiento realizaste?

d = 500 m + 500 m = 1000 m.

i  =  0 m

xf  =  0 m

Δx  =  xf  -  xi

Δx  =  0 m  -  0 m  =  0 m

3.- un auto viaja al norte a 30 m/ s durante 10 min. Luego viaja al sur a 40 m/s durante 20 min ¿cuál es la distancia total que viaja el auto y cuál es el desplazamiento?

Al norte d = v*t = 30 m/s * 600 s = 18,000 m

Al sur d = 40 m/s * 1200 s = 48,000 m

Distancia recorrida = 48 km + 18 km = 66 km

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