Fundamentos de física y astronomía Física del movimiento Fundamentos de física y astronomía

Preguntas iniciales

¿Cuál es su posición en este instante? Junto a un(a) compañero(a) determinen con la mayor precisión que puedan, la posición en que cada uno(a) se encuentra sentado(a)

Posición  Localización de una partícula en el espacio (o en el espacio-tiempo)  La posición es relativa a un sistema de referencia  Se puede representar mediante un sistema de coordenadas que se asocia al sistema de referencia

Sala de clases (vista superior en dos dimensiones & plano cartesiano)

Sala de clases (vista superior en dos dimensiones & plano cartesiano)

Mecánica de la partícula

Posición en una dimensión  ¿Puede ser “negativa” la posición del auto?

Posición en dos dimensiones

La posición es una magnitud vectorial

Magnitudes escalares y vectoriales  Una magnitud escalar solo tiene módulo (cantidad) Cantidad de manzanas Temperatura Volumen Masa Intervalos de tiempo Rapidez Distancia  Una magnitud vectorial tiene módulo (cantidad), dirección y sentido, lo cual se puede representar con una flecha Fuerza Velocidad Desplazamiento Aceleración  Además, en general, en física, las magnitudes tienen una unidad de medida

Vector “Vector a” (a = a = A ≠ a)  Es una representación de una cantidad vectorial: “Vector a” (a = a = A ≠ a) Sistema de referencia

Una hormiga en movimiento  El camino recorrido por un móvil se denomina trayectoria.  ¿Cómo definiría usted esta colección de marcas rojas?

Actividad  Dibujar la trayectoria de un insecto sobre una hoja de papel.  Marcar con un punto la posición del insecto cada 1 ó 2 segundos, durante 1 minuto (o mientras permanezca dentro de la hoja). Se requiere el uso de cronómetro.  (Puede intervenir el movimiento del insecto para prevenir que salga del papel)

Resultado esperado Partida (A) t=0 Llegada (B) t=60s

 Cómo medir la posición y la distancia recorrida Partida (A) Llegada (B) t=0 t=60s  Cómo medir la posición y la distancia recorrida  La distancia (d) recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitud escalar.

Descripción y análisis del movimiento Momento Tiempo transcurrido desde el inicio de la medición (t) Posición (coordenadas) Distancia recorrida desde la partida Partida Un cuarto del periodo medido Mitad del periodo medido Llegada

Distancia y desplazamiento  La distancia (d) recorrida por un móvil es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitud escalar.  En cambio el desplazamiento (∆x) efectuado es una magnitud vectorial. El vector que representa al desplazamiento tiene su origen en la posición inicial, su extremo en la posición final y su módulo es la distancia en línea recta entre la posición inicial y la final.

 Cómo registrar el desplazamiento entre A y B Partida (A) Llegada (B) t=0 t=60s  Cómo registrar el desplazamiento entre A y B  El desplazamiento entre A y B corresponde al cambio de posición que realiza el insecto.

Descripción y análisis del movimiento Dibuje el vector desplazamiento para cada uno de los siguientes cambios de posición, en el caso del insecto y mida el módulo del vector en cada caso: Intervalo Módulo (cm) Entre la partida y un cuarto del periodo medido Entre un cuarto y la mitad del periodo medido Entre la partida y la mitad del periodo medido Entre la partida y la llegada

Rapidez (v) y velocidad (v)  La rapidez (v) es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo.  La velocidad (v) es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo.

Rapidez media (vm) Decir que la rapidez media es la relación entre la distancia y el tiempo es equivalente a decir que se trata del cociente entre la distancia (d) y el tiempo (t). Por ejemplo, si un coche recorre 150 km en 3 horas, su rapidez media es:

Velocidad media (vm) La velocidad media relaciona el cambio de la posición con el tiempo empleado en efectuar dicho cambio. Como se trata de un vector, la velocidad media tiene módulo, dirección y sentido (o sea, se puede representar con una flecha).

Rapidez y velocidad del insecto Intervalo Periodo de tiempo (∆t) Distancia (cm) Módulo del desplazamiento (cm) Rapidez media (cm/s) Módulo de la velocidad media (cm/s) Entre la partida y un cuarto del periodo medido Entre un cuarto y la mitad del periodo medido Entre la partida y la mitad del periodo medido Entre la partida y la llegada

Ejercicios Si un automóvil viaja de Santiago a Valparaíso (120 km), demorando en total 2 horas, ¿cuál fue la rapidez media del vehículo en el viaje? ¿Cuál es la rapidez del vehículo expresada en m/s? Un tren viaja a una rapidez de 50 m/s, ¿cuál es su rapidez expresada en km/h? Una persona pasea desde A hasta B, retrocede hasta C y retrocede de nuevo para alcanzar el punto D. ¿Cuál es la rapidez media y la velocidad media de la persona?