Física – Semana 2: Cinemática de una partícula: Movimiento unidimensional
🎯 Cinemática de una Partícula: Movimiento Unidimensional
¡Hola, estudiante! Hoy vamos a comenzar con uno de los temas más importantes de la Física: el estudio del movimiento. ¿Alguna vez te has preguntado cómo se describe el movimiento de un auto, una pelota que cae o una persona caminando? Eso es justamente lo que estudia la cinemática. Vamos a descubrirlo paso a paso. 🧠🚗
🔹 ¿Qué es una partícula?
En Física, una partícula es un cuerpo con masa, pero sin dimensiones visibles. Es decir, consideramos su movimiento, pero no su forma o volumen. Esto simplifica mucho los cálculos sin perder precisión.
🔹 ¿Qué es el movimiento?
Un cuerpo está en movimiento si cambia de posición respecto a un sistema de referencia a lo largo del tiempo. Si no cambia de posición, decimos que está en reposo. Ojo: reposo y movimiento son relativos al observador. 👀
📍 Sistema de referencia
Es el "punto de vista" desde el cual se mide el movimiento. Está formado por:
- Un origen (punto cero)
- Un sistema de coordenadas (generalmente un eje X)
- Un reloj o medida de tiempo
📌 Posición, trayectoria, desplazamiento y distancia
- Posición: Lugar que ocupa la partícula en el sistema de referencia. Se expresa con coordenadas, por ejemplo: x = 5 m.
- Trayectoria: Camino que sigue el cuerpo en movimiento. En una dimensión es una línea recta.
- Distancia: Longitud total recorrida, sin importar la dirección.
- Desplazamiento: Cambio de posición con dirección. Es un vector.
Ejemplo: Si te mueves de 0 m a 5 m y luego vuelves a 2 m:
- Distancia recorrida: 5 + 3 = 8 m
- Desplazamiento: 2 − 0 = 2 m (hacia adelante)
⏱️ Velocidad y rapidez
- Velocidad media: v = desplazamiento / tiempo
- Rapidez media: = distancia / tiempo
Ambas se miden en m/s, pero la velocidad es vectorial (tiene dirección) y la rapidez es escalar.
Velocidad instantánea: Es la velocidad en un momento muy pequeño. Se aproxima con un gráfico de posición vs tiempo.
🎢 Aceleración
- Aceleración media: a = Δv / Δt
- Aceleración instantánea: Es el valor en un instante. Puede deducirse del gráfico velocidad-tiempo.
📉 Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
Ocurre cuando la velocidad es constante (aceleración = 0).
Fórmula: x = x0 + v·t
🧠 Análisis de gráficos:
- Gráfico posición vs tiempo: una recta con pendiente igual a la velocidad.
- Gráfico velocidad vs tiempo: línea horizontal.
📈 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)
Se caracteriza por tener aceleración constante.
📘 Ecuaciones principales:
- v = v0 + a·t
- x = x0 + v0·t + (1/2)·a·t²
- v² = v0² + 2a·(x − x0)
🧠 Análisis de gráficos:
- Gráfico posición vs tiempo: parábola
- Gráfico velocidad vs tiempo: línea inclinada
🪂 Caída libre
Es un caso especial de MRUV donde el cuerpo cae verticalmente solo por la acción de la gravedad (g ≈ 9.8 m/s²).
- v = g·t
- y = (1/2)·g·t²
- v² = 2·g·y
Importante: La resistencia del aire se desprecia.
✅ Ejercicios resueltos
✔ Ejercicio 1
Un móvil se desplaza 120 m al este en 30 s. ¿Cuál es su velocidad media?
Solución: v = 120 m / 30 s = 4 m/s
✔ Ejercicio 2
Un cuerpo parte del reposo y acelera a 2 m/s² durante 5 s. ¿Qué velocidad alcanza?
Solución: v = 0 + 2×5 = 10 m/s
✔ Ejercicio 3
¿Qué distancia recorre el mismo cuerpo del ejercicio anterior?
Solución: x = 0 + 0×5 + ½·2·(5)² = 25 m
✔ Ejercicio 4
Un objeto cae libremente. ¿Cuál es su velocidad después de 3 s?
Solución: v = 9.8×3 = 29.4 m/s
✔ Ejercicio 5
Interpreta un gráfico de MRU con pendiente negativa. ¿Qué indica?
Solución: Movimiento en dirección contraria al eje positivo (retroceso).
📝 Ejercicios propuestos
- Un auto recorre 180 m en 20 s. ¿Cuál es su velocidad media?
- Si un móvil parte con velocidad 2 m/s y acelera 3 m/s² durante 4 s, ¿cuál es su velocidad final?
- Determina la distancia recorrida por el móvil anterior.
- ¿Cuánto tarda un cuerpo en alcanzar el suelo desde 20 m de altura en caída libre?
- Interpreta un gráfico de velocidad vs tiempo en MRUV con pendiente negativa.
📝 Resuelve estos ejercicios y comenta tus respuestas o dudas para seguir aprendiendo juntos. ¡Tu participación ayuda a todos! 💬✨
📌 Observaciones importantes
- MRU: velocidad constante, aceleración cero.
- MRUV: aceleración constante, velocidad cambia.
- Siempre distingue entre distancia (escalar) y desplazamiento (vector).
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Cinemática de una partícula: movimiento en dos dimensiones..
¡Te espero en la próxima clase! 📚⚡
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