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Tipos de Movimiento

movimiento uniforme

Física i Química1257Actualizado 11 sept 20266 páginas

Ejercicios de MRU y MRUA

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¡La cinemática es la parte de la física que estudia cómo se mueven las cosas! Desde un coche que frena hasta una piedra que cae, todo sigue unas reglas matemáticas que puedes dominar fácilmente.

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Conceptos básicos de cinemática

¿Sabías que la cinemática es súper útil para entender desde cómo funciona tu móvil hasta por qué los coches necesitan distancia para frenar? Lo primero que tienes que saber es que todos los movimientos tienen una trayectoria (el camino que siguen) que puede ser rectilínea (en línea recta) o curvilínea (curvada).

Las dos magnitudes más importantes son la velocidad (qué tan rápido va algo) y la aceleración (cómo cambia esa velocidad). La velocidad se mide en m/s o km/h, y para convertir de km/h a m/s solo tienes que multiplicar por 0,278.

La aceleración es el cambio de velocidad en un tiempo determinado: a = $V - V₀$ /t. Por ejemplo, si un coche que va a 72 km/h $20 m/s$ se detiene en 10 segundos, su aceleración será -2 m/s².

Recuerda: La aceleración negativa significa que el objeto está frenando, ¡no que va hacia atrás!

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Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y uniformemente acelerado (MRUA)

El MRU es el más fácil: velocidad constante, sin aceleración. Solo necesitas la fórmula V = S/t, donde S es el espacio recorrido y t el tiempo. ¡Es como caminar a ritmo constante!

Para el MRUA (con aceleración constante), las fórmulas clave son: V = V₀ + a·t y S = V₀·t + ½·a·t². Parece complicado, pero una vez que practicas con problemas reales, se vuelve automático.

Veamos un ejemplo práctico: un corredor acelera a 3 m/s² durante 10 segundos desde parado. Su velocidad final será V = 0 + 3×10 = 30 m/s. Para alcanzar 216 km/h $60 m/s$ , necesitará t = $60-0$ /3 = 20 segundos.

Consejo: Siempre convierte las unidades antes de hacer los cálculos. ¡Es el error más común en los exámenes!

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Problemas de frenado y encuentro

Los problemas de frenado son súper útiles para entender la seguridad vial. Cuando un móvil frena, su aceleración es negativa (desaceleración). Si un móvil recorre 400m en 25 segundos hasta pararse, puedes calcular su velocidad inicial usando el sistema de ecuaciones.

Los problemas de encuentro simulan situaciones reales como dos coches que van uno hacia el otro. La clave está en plantear que la suma de las distancias recorridas por ambos equals la distancia total entre ellos.

Por ejemplo, si dos coches están separados 443 km y van a 78 km/h y 62 km/h respectivamente, pero uno sale media hora tarde, se encontrarán en 2,5 horas a 195 km del punto de salida del segundo coche.

Truco: En problemas de persecución, iguala las distancias recorridas: el que persigue debe recorrer la distancia inicial de ventaja más la distancia que recorre el perseguido.

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Caída libre y lanzamiento vertical

La caída libre es cuando algo cae sin velocidad inicial, solo por la gravedad $g = 9,8 m/s²$ . Las fórmulas son: V = g·t y h = ½·g·t² = 4,9·t². Si dejas caer una piedra desde 130m, tardará √ $130/4,9$ ≈ 5,15 segundos en llegar al suelo.

El lanzamiento vertical hacia arriba es lo contrario: lanzas algo hacia arriba y la gravedad lo frena hasta que se detiene y luego cae. Aquí la gravedad actúa como desaceleración: V = V₀ - g·t y h = V₀·t - 4,9·t².

Si lanzas algo hacia arriba a 30 m/s, alcanzará su altura máxima cuando V = 0, es decir, a los 30/9,8 ≈ 3,06 segundos. La altura máxima será h = 30×3,06 - 4,9×(3,06)² ≈ 45,9 metros.

Importante: En el punto más alto de un lanzamiento vertical, la velocidad es cero, pero la aceleración sigue siendo g hacia abajo.

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Movimiento circular uniforme (MCU)

El MCU describe objetos que giran a velocidad constante, como una noria o un tocadiscos. Aquí trabajas con velocidad angular (ω) en radianes por segundo, y se relaciona con la velocidad lineal mediante V = ω·r.

Para convertir grados a radianes: 360° = 2π radianes, 90° = π/2 radianes, etc. El período (T) es el tiempo que tarda en dar una vuelta completa, y se calcula como T = 2π/ω.

Un ejemplo práctico: si una noria tarda 15 segundos en dar una vuelta, su velocidad angular es ω = 2π/15 ≈ 0,42 rad/s. Un viajero a 10m del centro se moverá a V = 0,42×10 ≈ 4,2 m/s.

Recuerda: Aunque la velocidad sea constante en el MCU, hay aceleración centrípeta a = V²/r que apunta hacia el centro del círculo.

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Ejercicios prácticos de MCU

Practicar con ejemplos reales te ayuda a dominar el movimiento circular. Para una noria que tarda 15 segundos por vuelta con un radio de 10m: la velocidad angular es 2π/15 ≈ 0,42 rad/s, la velocidad lineal es 4,2 m/s, y en 3 vueltas recorre 3×2π×10 ≈ 188 metros.

Los tocadiscos son otro ejemplo genial. Si gira a 45 rpm (revoluciones por minuto), primero conviertes: 45 rpm = 45×2π/60 ≈ 4,7 rad/s. Un punto a 10 cm del centro se mueve a V = 4,7×0,1 ≈ 0,47 m/s.

La aceleración centrípeta siempre apunta hacia el centro y vale a = V²/r. Para la noria del ejemplo anterior: a = (4,2)²/10 ≈ 1,76 m/s². Esta aceleración es la que sientes cuando giras en una curva o montas en una atracción.

Consejo final: Para problemas de MCU, dibuja siempre el círculo con el radio marcado. Te ayudará a visualizar el movimiento y no confundirte con las fórmulas.

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