IES Francisco Giner de los Ríos 2016/2017 Física y Química 1º Bachillerato nocturno (FQ NB1B-Noct) UD 8. El movimiento

Transcripción

1 UD 8. El movimiento 1- Sistemas de referencia. 2- Magnitudes vectoriales. 3- Interpretaciones gráficas de los movimientos. 4- Componentes intrínsecas de la aceleración. 1- Sistemas de referencia: 1.1. Definición de sistema de referencia Un sistema de referencia está formado por un punto fijo (llamado origen) y un sistema de ejes (normalmente ejes cartesianos) que se cortan en dicho punto Definición de movimiento De esta manera definimos el concepto de movimiento, como el cambio en las coordenadas de un objeto en con respecto al tiempo. Según esta definición, el movimiento es relativo a la elección del origen del sistema de referencia Concepto relativo del movimiento Todos los sistemas de referencia están en movimiento, por lo tanto, puede darse el caso de que un objeto esté en reposo, respecto a un sistema de referencia y en movimiento respecto a otro. Por ejemplo, si situamos el origen de un sistema de referencia a bordo de un tren en marcha, los objetos del mismo (butacas, mesas,...) se encuentra en reposo. Si situamos el origen fuera del tren, por ejemplo en el andén, los objetos del tren se encuentran en movimiento. Si situamos el origen en otro tren en marcha, el primer tren y el andén están ahora en movimiento. 2- Magnitudes vectoriales: 2.1. Magnitudes escalares y vectoriales: Una magnitud vectorial, es aquella variable de la que necesitamos conocer, además de su valor absoluto, su dirección y sentido. Se escribe con el símbolo de la variable con una flecha encima, por ejemplo, la velocidad: Por el contrario para una magnitud escalar, solo necesitamos conocer el valor. Se escribe simplemente con el símbolo, por ejemplo, la rapidez o velocidad escalar: 1/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe

2 2.2. Conceptos generales sobre vectores: Un vector posee módulo, dirección y sentido. Se puede definir a partir de dos puntos del plano cartesiano C y B : Suma de dos vectores: Resta de dos vectores: Producto de un número por un vector: Módulo: Vector unitario: Producto escalar (el resultado es un número): 2.3. Vector posición, : Es el vector que se define, cuando el primero de los puntos que lo compone es el (0,0) El vector posición se puede escribir como una suma de vectores unitarios:. Siendo el vector unitario en la dirección del eje de la x. Siendo el vector unitario en la dirección del eje de la y Vector desplazamiento, : Es el vector resultante de restar dos vectores posición en momentos de tiempo diferentes Espacio recorrido, : Distancia recorrida, medida sobre la trayectoria Desplazamiento, módulo del vector desplazamiento, el cual no siempre se corresponde con el espacio recorrido Vector Velocidad media:, Donde es el intervalo de tiempo empleado Rapidez media:, está asociada a la trayectoria Vector Velocidad instantánea:, su dirección es tangente a la trayectoria y el sentido es el mismo que el del vector desplazamiento. 2/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe

3 2.10. Rapidez: Vector aceleración media: aceleración media:, está asociada a la trayectoria Vector Aceleración instantánea: en el plano., su dirección puede ser cualquiera Vectores en función del tiempo, : En muchas ocasiones expresamos las componentes del vector posición en función del tiempo,, de esta forma podemos conocer la posición de un cuerpo para un determinado tiempo, simplemente sustituyendo el valor numérico del mismo. Además podemos calcular el vector velocidad y el vector aceleración. Por ejemplo: 3- Interpretaciones gráficas de los movimientos. Características de las gráficas: El eje horizontal (eje de abscisas o eje de las x) es siempre el tiempo. El eje vertical (eje de ordenadas o eje de las y) puede ser la posición o la velocidad. La pendiente de la gráfica, representa diferentes magnitudes en función del valor representado en el eje vertical (eje de las y). En el caso de que la gráfica sea una recta, podemos escribir la ecuación de la misma según la forma explícita. Donde m es la pendiente y n es la ordenada en el origen. 3/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe

4 Gráfica posición/tiempo En el caso de que la gráfica represente una recta, la pendiente será constante y por lo tanto el movimiento tendrá velocidad constante y la aceleración será cero. Si la gráfica representa una curva, la pendiente, es decir la velocidad, no será constante y el movimiento será acelerado. El signo de la pendiente representa el sentido del desplazamiento. El corte con el eje de ordenadas (ordenada en el origen), representa la posición inicial del cuerpo. Gráfica velocidad/tiempo En el caso de que la gráfica represente una recta, la pendiente será constante y el movimiento será uniformemente acelerado. Si representa una curva, la aceleración no será uniforme. El signo de la pendiente representa si el movimiento es acelerado (a>0) o decelerado (a<0). El corte con el eje de ordenadas, representa la velocidad inicial del cuerpo. 4/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe

5 3- Componentes intrínsecas de la aceleración. El vector aceleración aparece, siempre que haya un cambio en alguno de los parámetros del vector velocidad (módulo, dirección y sentido). Cuando la única variación del vector velocidad es el módulo, el vector aceleración tiene la misma dirección que el vector velocidad y decimos que es tangente a este. Sin embargo, cuando la única variación del vector velocidad es la dirección, el vector aceleración es perpendicular al vector velocidad. Cuando se producen variaciones en ambos parámetros, sobre el vector velocidad, la dirección del vector aceleración viene determinada por la magnitud de cada componente, la tangencial y la perpendicular Aceleración tangencial, : Posee la misma dirección que el vector velocidad y su módulo se define como la derivada del módulo del vector velocidad con respecto al tiempo: 3.2. Aceleración normal, : Su dirección es perpendicular al vector velocidad y su módulo se define como el módulo del vector velocidad dividido por el radio de giro: Si, entonces no hay cambio en la dirección del movimiento y este será rectilíneo. 5/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe

6 3.3. Aceleración en un movimiento curvilíneo: La aceleración en un movimiento curvilíneo, es la suma sus dos componentes, aceleración tangencial y aceleración normal. Al ser perpendiculares, podemos calcular el módulo del vector aceleración como: 3.4. Tipos de movimiento: Rectilíneo uniforme: Rectilíneo uniformemente acelerado: Rectilíneo variado:. Curvilíneo uniforme: Curvilíneo uniformemente acelerado: Curvilíneo variado:. Circular uniforme: 6/6 fq1n_t8_e1602 Carlosolpe