El movimiento es relativo.

T51. ¿Nos movemos?
Este tema nos introduce en el estudio del movimiento haciendo un repaso a los conceptos fundamentales:
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Trayectoria.
Sistema de referencia.
Posición.
Velocidad y rapidez.
También se introducen los conceptos básicos sobre la representación gráfica del movimiento.
El movimiento es relativo.
Solo podemos afirmar que un cuerpo se mueve cuando cambia de posición respecto de otro cuerpo que consideramos
quieto.
La línea (real o imaginaria) que recorre un cuerpo al moverse es la trayectoria del movimiento.
Para estudiar un movimiento matemáticamente debemos situar sobre la trayectoria un sistema de referencia, que
consta de:
Un punto de la trayectoria, el origen del sistema de referencia, a partir del cual mediremos distancias. La elección de
un sentido de la trayectoria como positivo y otro como negativo.
La posición de un cuerpo sobre su trayectoria es la distancia que lo separa del origen del sistema de referencia, junto
con el signoque indica si se encuentra a uno u otro lado del mismo.
Cuando un cuerpo cambia de posición con el tiempo (se mueve) calculamos su desplazamiento restando de la
posición final que ocupa la posición inicial que ocupaba.
El desplazamiento de un cuerpo puede ser positivo o negativo, según el sentido en el que haya cambiado su posición.
La velocidad y la rapidez son dos magnitudes relacionadas, pero diferentes:
La rapidez nos informa de lo deprisa que se mueve un cuerpo.
Se calcula dividiendo la distancia que recorre entre el tiempo que tarda en hacerlo. Es siempre
positiva, puesto que la distancia que recorre un cuerpo siempre es positiva.
La velocidad nos informa de lo deprisa que un cuerpo cambia de posición.
Se calcula dividiendo el desplazamiento que hace un cuerpo entre el tiempo que tarda en hacerlo.
Puede serpositiva o negativa, según haya sido el desplazamiento del cuerpo.
Velocidad y rapidez se miden en m/s (es su unidad en el Sistema Internacional), pero es frecuente expresarlas en
km/h.
La gráfica posición-tiempo (gráfica e-t) representa las posiciones
que va ocupando el cuerpo a lo largo del tiempo. Esta gráfica nos
proporciona mucha información sobre cómo ha sido el movimiento,
pero ninguna información sobre la trayectoria del mismo.
El movimiento de un cuerpo puede representarse mediante gráficas.
T52. Los movimientos...más fáciles (e importantes)
En este tema has usado lo que aprendiste en el Tema 1 de este bloque para profundizar en el estudio de algunos
movimientos especialmente importantes y sencillos:
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El movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).
De ellos has estudiado cómo son las gráficas que los representan y las ecuaciones que los describen, así como el
procedimiento que se debe seguir para resolver un problema de movimientos.
También has aprendido a resolver sistemas de ecuaciones de primer grado con dos incógnitas y ecuaciones de segundo
grado con una incógnita.
EL MOVIMIENTO UNIFORME
El movimiento uniforme es aquel cuya rapidez es constante, es
siempre la misma.
Si además, también la dirección del movimiento y su sentido son
siempre los mismos, el movimiento será rectilíneo y uniforme (MRU).
En un MRU no solo es constante la rapidez, sino también la velocidad.
La característica más destacada de un movimiento uniforme es que el
móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales.
La gráfica más importante de un MRU es la gráfica posición-tiempo(e-t). Siempre es una recta y de ella podemos
obtener las constantes del movimiento:
El punto donde la recta corta al eje "e" nos indica la posición inicialdel móvil (posición cuando t=0)
La pendiente (constante) de la recta nos indica la velocidad del móvil.
La ecuación más importante y útil del MRU es la ecuación de posición, que nos permite calcular la posición del
móvil en cualquier instante.
La representación gráfica de esta ecuación es la gráfica e-t del movimiento.
EL MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO
El movimiento uniformemente acelerado es aquel cuyaaceleración es constante, es siempre la misma.
Si, además, la trayectoria es una linea recta, se tratará de un movmiento rectilíneo uniformemente acelerado
(MRUA).
La aceleración nos indica cómo de rápido varía la velocidadde un cuerpo.
Las características más destacadas de un MRUA son:
La velocidad varía siempre del mismo modo, al mismo ritmo, ya sea aumentando la rapidez o
disminuyéndola (frenando) El móvil no recorre distancias iguales en tiempos iguales.
En el MRUA hay dos gráficas importantes:
La gráfica velocidad-tiempo (v-t), que es siempre una recta, de la que podemos
obtener algunas de las constantes del movimiento:
El punto donde la recta corta al eje "v" nos indica la velocidad inicial del
móvil (velocidad cuando t=0) La pendiente (constante) de la recta nos indica
laaceleración del móvil.
La gráfica posición-tiempo (e-t), que es siempre una parábola, de la que
podemos obtener la otra constante del movimiento.
El punto donde la parábola corta al eje e nos indica la posición inicial del
móvil (posición cuando t=0)
Para describir el MRUA necesitamos dos ecuaciones de movimiento:
La ecuación de la velocidad, cuya representación gráfica es la gráfica v-t
La ecuación de la posición, cuya representación gráfica es la gráfica e-t
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE MOVIMIENTO
Para resolver problemas de movimiento resulta siempre muy útil seguir un procedimiento riguroso y
ordenado:
Leer el enunciado atentamente y hacer un esquema gráfico de la situación que te ayude a comprenderlo
bien. Establecer el sistema de referencia que vas a utilizar (dónde está el origen y cuál es el sentido
positivo). Escribir el valor de las constantes del movimiento. Establecer la ecuación del movimiento
(aunque la tengas incompleta).Reflexionar sobre qué magnitud tienes que calcular y qué datos vas a
necesitar. Sustituir en la ecuación de movimiento los datos necesarios (mucho ojo con las
unidades).Resolver la ecuación que obtengas. Dar la solución, respondiendo a la pregunta del problema.
Las ecuaciones que puedes encontrarte en los problemas de movimiento pueden ser de tres tipos:
Ecuaciones de primer grado con una incógnita: Se resuelven transponiendo términos y despejando la
incógnita.
Sistemas de ecuaciones de primer grado con una incógnita: Se pueden resolver gráficamente o por
cualquiera de los tres métodos analíticos (sustitución, igualación o reducción)<
/li>
Ecuaciones de segundo grado con una incógnita, cuya forma general es
Se resuelven empleando la fórmula
incompleta.
(con
):
, que puede aplicarse incluso cuando la ecuación está
T53. ¿Fuerza? ¿Y eso qué es?
En este tema vamos a intentar conocer las fuerzas que nos rodean:
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¿Qué son?
¿Qué hacen?
¿De qué tipo son?
¿Cómo se miden?
¿Cómo las podemos describir?
¿Cómo las podemos dibujar?
La fuerza es una magnitud física que mide la interacción entre dos cuerpos que estén en contacto o a distancia.
Las fuerzas provocan cambios en el movimiento de un cuerpo o en su forma, pero no todos los cuerpos se comportan
igual, cuando una fuerza actúa sobre ellos:
Elásticos: Se deforman al actuar una fuerza sobre ellos, pero recuperan su forma cuando la fuerza
para. Plásticos: Se deforman cuando actúa una fuerza sobre ellos, pero no recuperan la forma al cesar la
fuerza. Rígidos: No se deforman al actuar una fuerza, en caso de que la fuerza sea muy grande se rompen.
En la naturaleza existen cuatro tipos de interacciones o fuerzas fundamentales, que son:
Fuerzas nucleares fuertes Nucleares débiles Electromagnéticas Gravitatorias
La unidad de fuerza del Sistema Internacional es el newton, que se representa por N. Un newton es la fuerza
necesaria para producir una aceleración de 1 m/s2 a un cuerpo de 1 kg de masa.
Para medir las fuerzas se utilizan los dinamómetros. Los dinamómetros se basan en la ley de Hooke: "La
deformación que se produce en un muelle es directamente proporcional a la fuerza"
Para describir las fuerzas utilizamos vectores, las características de un vector son: dirección, sentido y módulo
Las fuerzas al ser interacciones, siempre van en pareja y se nombran así: FA,B,
donde A es el cuerpo que ejerce la fuerza y B es el cuerpo sobre el que se ejerce la fuerza
T54. Me empujas, te empujo ¿nos movemos?
Es el momento de ver qué relación tiene la fuerza con el movimiento, para eso tenemos que conocer:
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Las tres leyes de Newton.
Y cómo las fuerzas que nos rodean (gravitatorias, normal, rozamiento, tensión...) están relacionadas con el
movimiento.
Leyes de Newton
Newton fue quién estableció las propiedades de las fuerzas y la relación de éstas con el movimiento a través de tres
leyes:
Primera ley o principo de inercia
"Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la suma de todas ellas es nula, el cuerpo mantendrá su estado de
movimiento».
Esto es, si está parado sigue parado y si se está moviendo seguirá con movimiento uniforme, sin aceleración.
Segunda ley
«La suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la
aceleración que provocan las fuerzas».
Si la suma de las fuerzas es nula (cero) entonces el cuerpo no cambia de estado (si estaba parado sigue
parado, si se estaba moviendo sigue con el mismo movimiento). Si que la suma de las fuerzas que actúan sobre
él no es nula, entonces el cuerpo se acelera, más o menos dependiendo de la masa. Para que haya movimiento
acelerado, tiene que actuar una fuerza. No puede haber aceleración sin fuerza.
Tercera ley
«Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste, a su vez, ejerce una fuerza igual y de sentido contrario sobre el
primero».
Las fuerzas que nos rodean
Fuerzas gravitatorias
Son las fuerzas de atracción que existen entre dos cuerpos cualesquiera, por el hecho de tener masa.
Un tipo de estas fuerzas es el peso es la fuerza con que la tierra atrae a un cuerpo.
Fuerza Normal
Es la fuerza que impide que un cuerpo se meta dentro de otro, la que comprime a un cuerpo contra otro.
Siempre es perpendicular a las superficies que están en contacto.
Fuerzas de tensión
Son las fuerzas que tienden a estirar un objeto rígido (tirando de los dos
extremos).
Fuerzas de rozamiento
Es la fuerza que se opone a que un cuerpo se deslice sobre otro.
Pero también la fuerza de rozamiento actúa a veces como fuerza responsable del movimiento (por ejemplo
para andar es necesario que haya rozamiento).