TEMA 7
EL MOVIMIENTO (2ªparte)
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TEMA 7 .- EL MOVIMIENTO (2ªparte) 1 .- QUÉ ES EL MOVIMIENTO El movimiento forma parte de nuestra experiencia cotidiana. A lo largo de un día cualquiera somos testigos, y también protagonistas, de múltiples movimientos. El ir y venir de los coches, el vuelo de los aviones, el desplazamiento de los trenes, la circulación de las motos..., nos indican que hay cuerpos, máquinas u objetos que cambian de lugar en el transcurso del tiempo. EL MOVIMIENTO ES EL CAMBIO DE POSICIÓN DE UN CUERPO CON EL TIEMPO. Determinamos la posición de un cuerpo en el espacio tomando como referencia las distancias a otros cuerpos que suponemos fijos. Por ejemplo, cuando montas en bicicleta, sabes que te estás moviendo porque percibes que la distancia a una fuente, a un coche parado o al árbol de la esquina, que están ante tu vista, cambia con el tiempo.
UN CUERPO SE MUEVE EN RELACIÓN A UN CONJUNTO DE CUERPOS FIJOS QUE NOS SIRVEN DE REFERENCIA. POR ESO DECIMOS QUE EL MOVIMIENTO ES RELATIVO.
Para estudiar el movimiento necesitamos, por tanto, saber a qué lo referimos; expresado en términos científicos, precisamos definir cuál es el sistema de referencia, y dar además la posición del móvil.
EJERCICIO 1
¿Qué es el movimiento?. Pon tres ejemplos de cosas que se muevan.
EJERCICIO 2
Completa la siguiente afirmación: “Diremos que un cuerpo se mueve cuando ... su ... con el ... “.
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2.- LA TRAYECTORIA Si un cuerpo está en movimiento, su posición variará con el tiempo, de modo que si representamos dicho cuerpo como un punto, éste describiría una línea continua que denominamos trayectoria. La estela que un avión a reacción deja en el cielo, el surco que dibuja el arado sobre el terreno o incluso tu propia escritura cuando desplazas el bolígrafo sobre el papel, son representaciones de una línea que llamamos trayectoria. Se construye mediante la unión de las sucesivas posiciones que ocupa el cuerpo en el espacio a lo largo de su movimiento. LA TRAYECTORIA ES LA LÍNEA QUE DESCRIBE EL MÓVIL DURANTE EL MOVIMIENTO.
La trayectoria sólo nos da idea del camino recorrido por el cuerpo móvil, pero no nos indica nada respecto a cómo se ha efectuado el recorrido, si fue lento o rápido, con paradas intermedias o de una sola vez.
Los movimientos pueden ser:
RECTILÍNEOS: cuando la trayectoria es una recta, como por ejemplo una bola cuando cae. CURVILÍNEOS: cuando la trayectoria es una curva, como por ejemplo una noria.
EJERCICIO 3
Dibuja la forma de las siguientes trayectorias: a) b) c) d) e)
Una moneda que cae desde encima de una mesa. Un caballito de tiovivo. Un coche que va por una carretera recta. Una noria. Un niño que corre por el patio desde un lado hasta el otro.
EJERCICIO 4
En cada uno de los movimientos del ejercicio anterior, di si el movimiento es rectilíneo o curvilíneo.
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3.- MEDIDAS SOBRE LA TRAYECTORIA
LA POSICIÓN DE UN CUERPO MÓVIL QUEDA DEFINIDA POR SU DISTANCIA AL ORIGEN MEDIDA A LO LARGO DE LA TRAYECTORIA.
Si medimos el espacio que ha recorrido un cuerpo siguiendo la trayectoria que ha descrito, podemos determinar la posición del mismo. Para medir el tiempo que dura el movimiento usamos un cronómetro y lo expresamos en segundos (s).
EJERCICIO 5
Supón que vas a hacer un viaje en coche a Zaragoza. ¿Qué espacio habrás recorrido entre la posición kilométrica 22,300 km y la posición kilométrica 221,700 km?
EJERCICIO 6
Imagínate que quieres hacer una excursión en bicicleta. Sales de tu casa a las 10.15 h de la mañana y llegas al lugar de destino a las 11:30h. ¿Cuánto duró el trayecto? Si hubieras puesto tu cronómetro a cero al salir , ¿qué marcaría al llegar al lugar de destino?
4.- SENTIDO DEL MOVIMIENTO
Cuando haces un viaje en tren entre dos estaciones, A y B, el recorrido lo podrás hacer de A hacia B o de B hacia A; pues bien, el sentido es lo que diferencia ambos recorridos.
EJERCICIO 7
Pon tres ejemplos de movimientos en los que haya un cambio de sentido.
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5.- LA VELOCIDAD
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Habitualmente utilizas la palabra rapidez para referirte al escaso tiempo en que sucede algo. Un cambio, el que sea, que se produce en poco tiempo dices que es rápido. “¡En el microondas el café se calienta rápidamente!”. “¡Qué deprisa se come Óscar los helados!”. “¡Que rápidamente se consume el agua en el fuego de mi cocina!”. “¡Con qué rapidez he hecho los deberes!”. Estas expresiones de nuestra vida cotidiana se refieren a la idea de rapidez.
Por tanto el concepto de rapidez se puede aplicar, como ves, a todo tipo de procesos de cambio. Cuando la rapidez se refiere al cambio de posición que representa el movimiento, se suele denominar velocidad.
LA VELOCIDAD ES LA RAPIDEZ CON LA QUE SE PRODUCEN LOS CAMBIOS DE POSICIÓN.
La velocidad de un movimiento es el cociente entre el espacio recorrido sobre la trayectoria y el tiempo empleado en recorrerlo.
velocidad
espacio..recorrido tiempo..empleado
v
e t
La unidad de la velocidad es el m/s, aunque se emplea también el km/h.
EJEMPLO
Vamos a comparar las velocidades de dos coches que recorren espacios diferentes. Supón que el coche 1 recorre, a velocidad constante, 400 km en 4 h, y el coche 2 recorre, manteniendo siempre la misma velocidad, 300 km en 2 h. ¿Cuál de los dos coches se habrá desplazado a mayor velocidad?
v1
400km 100km / h 4h
v2
300km 150km / h 2h
El coche 1, a pesar de haber recorrido más espacio que el 2, ha circulado a menor velocidad.
EJERCICIO 8
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Un tren recorre una distancia de 50 km en una hora. ¿Con qué velocidad se mueve el tren?
EJERCICIO 9
Un alumno de 1º de la ESO organiza una excursión en bicicleta para ir de un pueblo a otro. Miran en el mapa de carreteras y comprueban que les separan 18 km. ¿A qué velocidad deberán circular si desean efectuar el trayecto en 45 minutos?
6.- EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME Un movimiento que se produce con velocidad constante se llama uniforme, es decir, un movimiento en el cuerpo va siempre a la misma velocidad.
UN MOVIMIENTO RECTILÍNEO Y UNIFORME ES AQUEL CUYA TRAYECTORIA ES UNA RECTA Y CUYA VELOCIDAD ES SIEMPRE LA MISMA
Si quiero conocer la velocidad de un móvil que realiza un movimiento rectilíneo uniforme tengo que emplear la fórmula:
v
e t
Y si lo que quiero calcular es el espacio o el tiempo, despejo en esa fórmula y tengo:
e vt
t
e v
EJERCICIO 10
Una moto que viaja a una velocidad de 80 km/h realiza un viaje que dura 3 horas. ¿Qué espacio recorrió?
EJERCICIO 11
Un ciclista sale de León y va hasta Oviedo a una velocidad de 20 km/h. Si desde León hasta Oviedo hay una distancia de 120 km, ¿cuánto tiempo tarda en llegar?
7.- LA ACELERACIÓN DE UN MOVIMIENTO
No todos los movimientos son uniformes. En general, la velocidad puede cambiar con el tiempo. Piensa, por ejemplo, en una moto. Antes de arrancar está en reposo, pero va ganando velocidad a medida que pasa el tiempo. Decimos, entonces, que lleva un movimiento acelerado. UN MOVIMIENTO ACELERADO ES AQUEL CUYA VELOCIDAD CAMBIA CON EL TIEMPO.
Pero esa variación de velocidad puede ser muy rápida, y el móvil gana o pierde velocidad en muy poco tiempo, o bien lenta, y entonces el aumento o la disminución de velocidad se efectúa poco a poco. La magnitud física característica de los movimientos acelerados se llama aceleración.
LA ACELERACIÓN DE UN MOVMIENTO ES LA RAPIDEZ CON LA QUE VARÍA SU VELOCIDAD.
Si aumenta la velocidad, la aceleración será positiva, pero si el móvil va frenando (perdiendo velocidad), la aceleración será negativa.
Si queremos calcular la aceleración de un móvil utilizaremos la fórmula:
a
v t
EJEMPLO
Un coche emplea 10s en conseguir los 30 m/s. ¿Cuál será su aceleración?
a
30m / s 3m / s 2 10s
EJERCICIO 12
Una moto arranca y a los 25 s lleva una velocidad de 30 m/s. ¿Cuál fue su aceleración?
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EJERCICIO 13
Un tren arranca y al cabo de 10s lleva una velocidad de 20 m/s. ¿Cuál ha sido su aceleración?
8.- LA CAÍDA DE LOS CUERPOS Si dejas caer una bola observarás que su trayectoria es una línea recta. Se trata, pues, de un movimiento rectilíneo. Pero, ¿qué sucede con su velocidad? ¿Es constante o cambia con el tiempo? Y si cambia, ¿a qué ritmo lo hace?
LA ACELERACIÓN DE CAÍDA DE LOS CUERPOS, DESPRECIANDO LA INFLUENCIA DEL AIRE, SE DENOMINA ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD Y SE REPRESENTA MEDIANTE LA LETRA g. La gravedad es la Tierra vale 9,8 m/s2.
TODOS LOS CUERPOS CAEN AL VACÍO CON LA MISMA ACELERACIÓN g.
EJERCICIO 14
¿Qué es la gravedad? ¿Cuál es su valor en la Tierra?
EJERCICIO 15
Di en qué unidades se mide cada una de estas magnitudes: a) b) c) d)
Espacio Velocidad Aceleración Tiempo
EJERCICIO 16
Un señor recorre una distancia de 2500 m a una velocidad de 25 m/s. ¿Cuánto tiempo tardó?
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EJERCICIO 17
Un camión viaja a una velocidad de 20 m/s durante 2 h. ¿Cuánto espacio recorrió en ese tiempo?
EJERCICIO 18
Un ciclista que realza un movimiento rectilíneo y uniforme tarda 4 minutos en recorrer una distancia de 2400 m. ¿Cuál es su velocidad?
EJERCICIO 19
Un camión sale de una gasolinera y acelera durante 20 s hasta que alcanza una velocidad de 15 m/s. ¿Cuál ha sido el valor de su aceleración?
EJERCICIO 20
Un automóvil arranca y, al cabo de 10 s, lleva una velocidad de 72 km/h. Considerando que sigue una trayectoria rectilínea, calcula la aceleración, que suponemos constante.
EJERCICIO 21
Una motocicleta puede alcanzar la velocidad de 60 km/h, partiendo del reposo, en 10 s. Suponiendo el movimiento uniformemente acelerado, ¿cuál es la aceleración?
EJERCICIO 22
Un tren se desplaza por una vía recta a una velocidad de 25 m/s y empieza a frenar a un ritmo constante, de forma que, en 5 s, su velocidad se ha reducido a 15 m/s.Calcula la aceleración del tren.
EJERCICIO 23 Un coche que lleva una velocidad de 70 km/h acelera hasta alcanzar una velocidad de 110 km/h en 25 s, manteniendo una aceleración constante. Hallar el valor de la aceleración.
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