seegongsik

Física Movimiento rectilíneo uniforme

MRU

Como un coche en la autopista con el control de crucero puesto, el movimiento cuya velocidad no cambia se llama movimiento rectilíneo uniforme. La aceleración es 0, así que el objeto recorre siempre la misma distancia en cada intervalo igual de tiempo, y la distancia es la velocidad por el tiempo, s = vt. En una gráfica v-t es una recta horizontal a altura v, y el área del rectángulo que queda debajo es el desplazamiento. Al mover los deslizadores de velocidad y tiempo cambian las posiciones marcadas cada segundo, todas a la misma distancia, y la posición final; en la gráfica de abajo el área del rectángulo cambia con el mismo valor.

Movimiento a velocidad constante

Antes de usar s = vt hay que comprobar que la velocidad es constante, es decir, que la aceleración es 0. Cuando la fuerza neta es 0, la primera ley de Newton da justamente este movimiento, y la posición aumenta la misma distancia en cada intervalo igual de tiempo. Si la gráfica v-t es horizontal, el rectángulo que queda debajo tiene área v × t, igual al desplazamiento, y por eso este capítulo pone la fórmula y el área una junto a otra. Si la velocidad cambia a mitad de camino, multiplicar t por una sola v ya no sirve.

🚗 La idea del movimiento rectilíneo uniforme
①Es un movimiento cuya velocidad no cambia, como un coche con el control de crucero puesto
②Como la velocidad no cambia, la aceleración es 0
③El objeto recorre la misma distancia en cada intervalo igual de tiempo
④La gráfica x-t es una recta cuya pendiente es la velocidad
⑤Cuando la fuerza neta es 0, un objeto se mueve con movimiento rectilíneo uniforme (primera ley de Newton)

Cómo se mueve el objeto

5 m/s
4 s

En la figura del movimiento, un círculo verde está sobre una recta horizontal marcada de 0 a 100 m, en la posición s = vt calculada con la velocidad y el tiempo elegidos en los deslizadores. Unos puntos tenues marcan dónde estaba cada segundo desde la salida, y que todas las separaciones valgan v es justo lo que significa movimiento uniforme. La flecha naranja indica la dirección y el tamaño de la velocidad, y la última línea escribe el cálculo s = v × t. En la figura v-t se sombrea el rectángulo bajo la recta horizontal a la misma altura de velocidad, y su área se lee como el desplazamiento. Las dos figuras usan la misma velocidad y el mismo tiempo, y al cambiar un deslizador se vuelven a dibujar los puntos, el círculo, la flecha y el rectángulo.

🔑 Qué observar
①Cuanto mayor es la velocidad, más lejos llega en el mismo tiempo
②Si el tiempo se duplica, la distancia también se duplica
③Las separaciones entre los puntos tenues valen todas v
④Distancia = velocidad × tiempo es la relación más básica

La gráfica v-t y el desplazamiento

Los deslizadores de abajo son la misma velocidad y el mismo tiempo del paso anterior. Si se cambian aquí, también se actualizan la figura del movimiento y el área v-t.

5 m/s
4 s
Movimiento rectilíneo uniforme
s = v t
Distancia s = velocidad v × tiempo t

Un error frecuente es escribir la rapidez media de un viaje de ida y vuelta como la media aritmética de las dos rapideces. Si la ida y la vuelta van a rapideces distintas, el tramo lento dura más, así que la rapidez media es la distancia total entre el tiempo total, menor que la media aritmética. En un movimiento cuya velocidad cambia a mitad de camino no se puede multiplicar t por una sola v en s = vt. Lo seguro es hallar por separado la distancia y el tiempo de cada tramo y dividir al final.

📊 Cómo leer la gráfica v-t
①Una gráfica v-t horizontal indica movimiento uniforme
②El área bajo la gráfica es el desplazamiento
③Área del rectángulo = base t × altura v = vt = s
④Al cambiar los deslizadores de velocidad y tiempo, esta gráfica también cambia

Ejemplos resueltos

Antes de hallar una distancia, se mira si la velocidad es constante. Si lo es, se usa s = vt; cuando se pregunta cuánto tarda un tren en salir por completo de un túnel, se toma como distancia la longitud del túnel más la del tren y luego se usa t = s/v. Hace falta esa longitud extra porque también la cola del tren tiene que salir del túnel. Dividir la distancia entre la rapidez da el tiempo directamente solo cuando la rapidez es constante.

Ejemplo 1
Un coche viaja a 20 m/s constantes durante 5 segundos. ¿Qué distancia recorre?
1
La velocidad es constante, así que es un movimiento uniforme y se puede usar s = vt.
s = vt
2
Se ponen v = 20 m/s y t = 5 s.
s = 20 × 5 = 100 m
▸ 100 m
Hallar la distancia como velocidad × tiempo solo vale cuando la velocidad es constante.
Ejemplo 2
Una persona recorre el mismo camino a 4 m/s de ida y 6 m/s de vuelta. ¿Cuál es la rapidez media del viaje completo?
1
La rapidez media es la distancia total ÷ el tiempo total. Sea d la distancia de ida.
t = d4 + d6 = 5d12
2
Se divide la distancia total 2d entre el tiempo total 5d/12.
v = 2d5d/12 = 245 = 4,8 m/s
▸ 4,8 m/s
La rapidez media no es la media aritmética de las dos rapideces, 5 m/s. Se pasa más tiempo caminando a los 4 m/s lentos, así que sale menor que 5, en 4,8 m/s.

Resumen

Aprender aquí a = 0, una v constante, s = vt, la gráfica v-t horizontal y el área bajo ella da una referencia para el capítulo siguiente, el movimiento uniformemente acelerado, donde se puede comparar qué cambia cuando cambia la velocidad. Que la gráfica x-t sea una recta cuya pendiente es la velocidad hace pareja con cómo se curva esa gráfica cuando hay aceleración. Partir del rectángulo bajo una gráfica v-t horizontal lleva con naturalidad a leer el trapecio bajo una inclinada.

Movimiento rectilíneo uniforme
s = v t, v = constante, a = 0
Movimiento a velocidad constante; la distancia es proporcional al tiempo
Rapidez media
v = st
Distancia total ÷ tiempo empleado
Problema tipo CSAT, adaptado
Un tren de 200 m de largo a 20 m/s constantes atraviesa por completo un túnel de 300 m. ¿Cuánto tarda?
①10 s
②15 s
③20 s
④25 s
⑤30 s
▸ ④ 25 s
1
Para atravesar el túnel por completo, el tren debe recorrer la longitud del túnel más la suya propia.
s = 300 + 200 = 500 m
2
La rapidez es constante, así que t = s/v.
t = sv = 50020 = 25 s
🎯 Puntos clave del examen
①El movimiento rectilíneo uniforme tiene aceleración a = 0 y velocidad v constante
②La distancia es s = vt
③La gráfica v-t es una recta horizontal, y el área bajo ella es el desplazamiento
④La gráfica x-t es una recta cuya pendiente es la velocidad
⑤Cuando la fuerza neta es 0, el movimiento es rectilíneo uniforme (primera ley de Newton)

Última actualización

¿Te fue útil? Apoyar seegongsik