¿Qué es un movimiento rectilíneo? 

Es aquel que tiene un cuerpo, un móvil, que cumple las siguientes propiedades: 

►Cambia su posición al avanzar el tiempo, es decir, se está moviendo. 

►Su trayectoria, el camino o la ruta que sigue es una línea recta .

 Ejemplo : un coche en un tramo recto de una autopista, el ascensor de un edificio o un corredor de 100 metros lisos.

Movimiento rectilíneo uniforme.

Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula (por que la velocidad no tiene variación)

El movimiento de una partícula se describe según los valores de la rapidez, la velocidad y aceleración y la formas de su trayectoria.

El Movimiento Rectilíneo Uniforme: Se llama rectilíneo porque su trayectoria es en línea recta y uniforme por tener rapidez constante.

Entonces se define como un movimiento de velocidad constante ya que de la velocidad no varía ni el módulo (rapidez) ni la dirección y el sentido.

 El movimiento rectilíneo uniforme realiza desplazamiento iguales en intervalos de tiempos iguales.  

Entonces en pocas palabras el movimiento rectilíneo uniforme es una velocidad constante , y recorre el mismo espacio cada segundo que se mueve.

El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) fue definido, por primera vez,

por Galileo en los siguientes términos: 

"Por movimiento igual o uniforme entiendo aquél en el que los espacios recorridos por un móvil en tiempos iguales, tómense como se tomen, resultan iguales entre sí"

o, dicho de otro modo, es un movimiento de velocidad [v] constante.

El MRU se caracteriza por → a) Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje                                                                horizontal.

                                                        b) Velocidad constante; implica magnitud, sentido y dirección                                                              inalterables.

                                                      c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez.

                                                      d) Este movimiento no presenta aceleración (aceleración = 0).

Concepto de rapidez y de velocidad

Muy fáciles de confundir, son usados  a menudo como equivalentes para referirse a uno u otro.

Pero la rapidez (r) representa un valor numérico, una magnitud;

por ejemplo → 30 km/h.

En cambio la velocidad representa un vector que incluye un valor numérico

ejemplo → (30 Km/h)   (además posee un sentido y una dirección).

Cuando hablemos de rapidez habrá dos elementos muy importantes que considerar:

► la distancia (d) 

► tiempo (t), [íntimamente relacionados].

Así: Si dos móviles demoran el mismo tiempo en recorrer distancias distintas, tiene mayor rapidez aquel que recorre la mayor de ellas.

Significado físico de la rapidez

La rapidez se calcula o se expresa en relación a la distancia recorrida en cierta unidad de tiempo y su fórmula general es la siguiente: 

                Donde v = rapidez.        

                           d = distanciao desplazamiento

                            t = tiempo.

Usamos v para representar la rapidez, la cual es igual al cociente entre la distancia (d) recorrida y el tiempo (t) empleado para hacerlo.

Como corolario, la distancia estará dada por la ecuación: d = v . t 

Según esta, la distancia recorrida por un móvil se obtiene de multiplicar su rapidez por el tiempo empleado. ↑

A su vez, si se quiere calcular el tiempo empleado en recorrer cierta distancia usamos:

t= d / v

Donde el tiempo está dado por el cociente entre la distancia recorrida y la rapidez con que se hace.

En el siguiente ejemplo se puede apreciar lo que es el m.r.u:

Aquí se puede apreciar que la velocidad es  recíproca al tiempo.

► Cada 5 segundos el automóvil recorre 30 metros.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado.

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el módulo de la velocidad varía proporcionalmente al tiempo lo que determina una aceleración constante

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), en pocas palabras es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. 

También puede definirse el movimiento como el que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.

Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad.

Además la aceleración juega un papel muy importante porque es la variación que experimenta la velocidad en la unidad de tiempo.

En mecánica clásica el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) presenta tres características fundamentales:

• La aceleración y la fuerza resultante sobre la partícula son constantes.
• La velocidad varía linealmente respecto del tiempo.
• La posición varía según una relación cuadrática respecto del tiempo.

Parámetros del M.R.U.A

Existen otras características además de las antes mencionadas:

En el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado:

q  No hay cambio de Dirección.

q  Hay Velocidad Inicial y Velocidad Final.

q  Si hay Aceleración.

q  La Aceleración es Constante.

q  Existe la Desaceleración.

 Este movimiento puede ser acelerado si el módulo de la velocidad aumenta a medida que transcurre el tiempo y retardado si el módulo de la velocidad disminuye en el transcurso del tiempo. La velocidad varía pero siempre de la misma forma, o sea, o la velocidad siempre aumenta igual (acelerar uniformemente), o siempre disminuye igual (frenar), por tanto, aumenta o disminuye siempre en la misma cantidad cada segundo (es por eso que se le llama mrua)

Dirección del Movimiento

Este movimiento puede ser horizontal (por ejemplo el movimiento de un automóvil) o vertical (por ejemplo un cuerpo que cae libremente).

  Por lo que la caída libre y tiro           vertical se encuentran                    dentro de este tipo.

También puede definirse el movimiento como el que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) es un caso particular del movimiento uniformemente acelerado (MUA).

El MRUA esta relacionado con la aceleración de la gravedad es decir que la gravedad juega un papel muy importante en este fenómeno.

Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad.

La aceleración nos dice cómo cambia la velocidad y no cómo es la velocidad

→Una aceleración grande significa que la velocidad cambia rápidamente.

→Una aceleración pequeña significa que la velocidad cambia lentamente.

→Una aceleración cero significa que la velocidad no cambia

Por lo tanto un móvil puede tener una velocidad grande y una aceleración pequeña (o cero) y viceversa.

Los cuerpos que se mueven con aceleración constante recorren distancias directamente proporcionales al cuadrado del tiempo

 

 Signo de la Aceleración

Si el móvil tiene velocidad de signo positivo y aumentando, la aceleración es positiva. 

Si el móvil tiene velocidad de signo positivo y disminuyendo, la aceleración es negativa.

Es decir que disminuye la velocidad hasta que se haga cero.

Si el móvil tiene velocidad negativa y aumentando, la aceleración es negativa.  

La  velocidad aumenta pero con en el signo contrario al sistema

. Si el móvil tiene velocidad negativa y disminuyendo, la aceleración es positiva.

El móvil en algún momento se detendrá y comenzará a aumentar la velocidad en el sentido positivo 

(primer caso)

 

Variables en un M.R.U.A

Las variables que entran en juego (con sus respectivas unidades de medida) al estudiar este tipo de movimiento son:

Velocidad inicial → vi (m / s)

Velocidad final → vf (m / s)

Aceleración → a (m / S^{2 )}

Tiempo → t (s)

Distancia → d (m)


Ejemplos de M.R.U.A

• Una bola que rueda por un plano inclinado.
• Una piedra que cae en el vacío desde lo alto de un edificio.
• Una vía que va en línea recta.

Ecuaciones del M.R.U.A

Existen cinco fórmulas básicas para este tipo de movimiento. En cada fórmula aparecen cuatro magnitudes  y en cada fórmula no aparece una magnitud física.Así por ejemplo en la primera ecuación no interviene la distancia (d).
En la segunda no aparece la velocidad final (Vf) en la primera no aparece la Velocidad inicial (Vi), mientras que en la cuarta no aparece el tiempo (t) y por último, en la quinta no aparece la aceleración.

Por último y para concluir este tema, podemos definir al Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado como:




Veamos el siguiente ejercicio:

Movimiento Rectilíneo Uniforme

             MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME                 

Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en eltiempo, dado que su aceleración es nula. Nos referimos a él mediante el acrónimo MRU.

• Movimiento que se realiza sobre una línea recta.
• Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.
• La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.
• Aceleración nula.

                                Propiedades y características                                                

La distancia recorrida se calcula multiplicando la magnitud de la velocidad o rapidez por el tiempo transcurrido. Esta relación también es aplicable si la trayectoria no es rectilínea, con tal que la rapidez o módulo de la velocidad sea constante.

Por lo tanto el movimiento puede considerarse en dos sentidos; una velocidad negativa representa un movimiento en dirección contraria al sentido que convencionalmente hayamos adoptado como positivo.

De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre el cuerpo, dado que las fuerzas actuales están en equilibrio, por lo cual su estado es de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme. Esta es una situación ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partículas, por lo que en el movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U) es difícil encontrar la fuerza amplificada.

                Representación gráfica del movimiento                                                

Al representar gráficamente en un sistema de coordenadas cartesianas, la velocidad en función del tiempo se obtiene una recta paralela aleje de abscisas (tiempo). Además, el área bajo la recta producida representa la distancia recorrida.

La representación gráfica de la distancia recorrida en función del tiempo da lugar a una recta cuya pendiente se corresponde con la velocidad.

    

                   

                                                  Tiro Vertical.

       ¿Qué es el tiro vertical?

Es un movimiento sujeto a la aceleración gravitacional, solo que ahora es la aceleración la que se opone al movimiento inicial del objeto. 

El tiro vertical comprende subida y bajada de los cuerpos u objetos.

Al igual que caída libre es un movimiento uniformemente acelerado.
Estos movimientos se resuelven con las mismas ecuaciones de MRUV, tomando como aceleración la de la gravedad de la tierra, que en vez de "a" la llamamos "g" 
 (el cual equivale a 9.8 m / s2)

También es un valor vectorial y su módulo es: 

Su signo depende de como ubiquemos el sistema de referencia. 

Si el sistema lo ponemos creciente desde la tierra hacia arriba entonces g tiene signo negativo

.Debido a que trabajamos con sistemas coordenados, utilizamos la misma fórmula para el tiro vertical que para la caída libre (que además son las mismas formulas que utilizamos para todo MRUV). 

Tomamos positiva la aceleración cuando la velocidad aumenta en el sentido que crece el sistema de referencia y negativa en el otro caso.

" El tiro vertical corresponde al movimiento en el cual se lanza un objeto en línea recta hacia arriba con una velocidad inicial ".

El tiro vertical comprende subida, bajada de los cuerpos u objetos considerando lo siguiente:

a) Nunca la velocidad inicial es igual a 0.

b) Cuando el objeto alcanza su altura máxima, su velocidad en este punto es 0. Mientras que el objeto se encuentra se subida el signo de la V es positivo; la V es 0 a su altura máxima cuando comienza a descender su velocidad será negativa

c) Si el objeto tarda por ejemplo 2s en alcanzar su altura máxima tardará 2s en regresar a la posición original, por lo tanto el tiempo que permaneció en el aire el objeto es de 4s.

d) Para la misma posición del lanzamiento la velocidad de subida es igual a la velocidad de bajada.

Características de El tiro Vertical:

• Nunca la velocidad inicial es cero. 
• Cuando el objeto alcance su altura máxima su velocidad en este punto es cero, mientras el objeto está de subida el signo de la velocidad es positivo y la velocidad es cero en su altura máxima, cuando comienza el descenso el signo de la velocidad es negativo. 
• La velocidad de subida es igual a la de bajada pero el signo de la velocidad al descender es negativo.

Fórmulas para el Tiro Vertical:

                                                          

•   Vf=Vo-gt 2 
• 
  
•  Vf= Vo-2gh 2 
• 
  
• h=Vot-1/2gt 
• 
  
• Vf= Vo-gt 
• 
  
• Vf2= Vo2 - 2gh 
• 
  
• h= Vo * t - 1/2 at2 |

CAÍDA LIBRE

La caída libre de los cuerpos es un movimiento de aceleración constante o uniforme, ya que conforme transcurre el tiempo la velocidad cambia cantidades iguales en tiempos iguales.

Se conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre el, siendo su velocidad inicial cero.

En este movimiento el desplazamiento es en una sola dirección  que corresponde al eje vertical (eje "Y").

Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva.

En el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad.

Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. 

Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. 

El valor de la aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constantedepende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra.

Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo .

La aceleración de gravedad es la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de éstos.

En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire. Si se desprecia la resistencia del aire y se supone que aceleración en caída libre no varía con la altitud, entonces el movimiento vertical de un objeto que cae libremente es equivalente al movimiento con aceleración constante.

Características:

•La caída libre es un movimiento con aceleración constante o uniforme.

•La fuerza de gravedad es la que produce la aceleración constante en la caída libre.

•La aceleración producida en la caída libre se denomina aceleración debida a la gravedad y se simboliza con la letra g.

•El valor de g, que se considera para efectos prácticos es de 9.81m/s2.

•En el vacío todos los cuerpos caen con la misma aceleración.

 Los valores de la gravedad son:

Ecuaciones

 

DONDE:      h = altura = metros

                      g = constante de gravedad: 9.81m/s^2

                      v = velocidad = m/s

                      t = tiempo = segundos

Velocidad inicial: normalmente es la velocidad que se le imprime inicialmente a un objeto para ponerlo en movimiento. En este caso como no se le da una fuerza sino solo se deja caer la Vo es igual a cero.

Velocidad final: es la velocidad que alcanzara el objeto cuando llega al punto final de la caída.

Tiempo: Es lo que se demora el cuerpo en caer.

Altura: la altura es la medida de longitud de una trayectoria o desplazamiento, siempre y cuando la medida se tomada como punto de refencia la vertical.

Gravedad: Gravedad es una fuerza que trata de jalar los objetos hacia abajo.

Cualquier cosa que tenga masa también tiene un tirón gravitacional. Entre más masa un objeto tenga, más fuerte es su tirón o jale de atracción gravitacional.

Ejemplo 1

Se deja caer una pelota desde la parte alta de un edificio, si tarda 3s en llegar al piso ¿Cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad se impacta contra el piso?

Ejemplo 2

Se deja caer una pelota desde una altura de 20 m. ¿Cuánto tardará en llegar al suelo? ¿Con qué velocidad llega?