1-3 Velocidad. Vocabulario: 1. Velocidad. 2. Velocidad constante. 3. Tasa. Nada en el universo permanece estático. Un libro sobre una mesa parece estático, sin embargo la tierra se mueve alrededor del sol a una velocidad de 105,600 kilómetros por hora (66,000 millas por hora). Por lo que tu y tu libro se mueven con la tierra también. Velocidad es un concepto importante en física. El decir que algo se mueve rápido no es lo suficientemente descriptivo como el decir su velocidad precisa. Un auto de carreras es más rápido que otros autos, pero es lento comparado con un avión. En esta sección conoceremos la definición de lo que es velocidad. Velocidad: Traducido por Andrés A. Flores Pagina 1
Considera una bicicleta moviéndose a lo largo de un camino. Los diagramas de abajo muestran la posición de la bicicleta en dos diferentes momentos. Para entender el concepto de velocidad piensa en las siguientes preguntas: 1. Cuántos metros se mueve la bicicleta en cada segundo? 2. Se mueve la bicicleta el mismo número de metros cada segundo? Qué significa velocidad? Traducido por Andrés A. Flores Pagina 2
La velocidad de la bicicleta es la distancia que viaja entre el tiempo que le toma hacerlo. A 1 m/s la bicicleta viaja un metro cada segundo. A 3 m/s la bicicleta viaja tres metros cada segundo. Las dos bicicletas en el diagrama se mueven a velocidad constante. Velocidad constante significa que la misma distancia es recorrida cada segundo. Calculando velocidad. Velocidad es la medida de la distancia recorrida entre un determinado tiempo. Por lo tanto para calcular la velocidad de un objeto tú necesitas conocer dos cosas: 1. La distancia viajada por el objeto 2. El tiempo que le tomo recorrer esa distancia. Velocidad promedio. Traducido por Andrés A. Flores Pagina 3
La velocidad se calcula dividiendo la distancia entre el tiempo del viaje. Por ejemplo si tu viajas 150 Km. en 1.5 horas (una hora y 30 minutos) entonces tu velocidad promedio será el resultado de dividir 150 entre 1.5 lo que es igual a 100 Km./h. En el ejemplo anterior la velocidad promedio es de 100 kilómetros por hora. La palabra por en este caso no significa multiplicación si no por cada. Entonces en el ejemplo anterior la velocidad es 100 Traducido por Andrés A. Flores Pagina 4
kilómetros por cada hora. También podemos pensar en el por como una división como en el ejemplo de 150 kilómetros por 1.5 horas significa que dividimos 150 entre 1.5 para obtener la cantidad de 100 Km./h. Unidades de Velocidad. Como la velocidad es una tasa de distancia entre tiempo, las unidades de velocidad son una tasa de unidades de distancia entre unidades de tiempo. En el sistema métrico las unidades de medida son kilómetros, centímetros o metros por ejemplo. Entonces si la distancia esta en kilómetros entonces la velocidad estará expresada en kilómetros por hora (km/h). Otras unidades de medida podrian ser: centímetros por segundo (cm/s), metros por segundo (m/s). La velocidad también puede ser expresada en millas por hora (mph). La tabla de continuación muestra algunas unidades. Traducido por Andrés A. Flores Pagina 5
Distancia Tiempo Velocidad Abreviación Metros Segundos Metros por m/s segundo Kilómetros Hora Kilómetros por hora Km/h Centímetros Segundos Centímetros cm/s por segundo Millas Horas Millas por Mph hora Pulgadas Segundos Pulgadas por segundo In/s, ips Pies Minutos Pies por Ft/m, fpm minuto Relación entre distancia tiempo y velocidad. Una pregunta común en física es Qué tan lejos llegaras si manejas por dos horas a una velocidad de 100 km/h? Tu sabes como Traducido por Andrés A. Flores Pagina 6
obtener velocidad teniendo tiempo y distancia. Cómo puedes obtener distancia si solo tienes velocidad y tiempo? La respuesta se da en las razones matemáticas que es el lenguaje de la física. Una descripción matemática de la velocidad en términos de distancia y tiempo puede ser formada fácilmente de acuerdo a la relación entre las variables. Usemos la letra v para velocidad, la letra d para distancia recorrida y la letra t para el tiempo. Por lo que usando estas letras podemos escribir la definición matemática precisa para velocidad. Traducido por Andrés A. Flores Pagina 7
Así pues hay tres formas para acomodar estas variables (velocidad, distancia y tiempo) relacionadas. Tu puedes ser capaz de usar cualquiera de las formulas para encontrar una variable teniendo el valor de las otras 2. Ecuación v=d t d=vt t=d v Obtienes Velocidad Distancia Tiempo Datos que debes tener Distancia y tiempo. Velocidad y tiempo. Distancia y velocidad. Para usar las formulas basta con sustituir las letras con los valores que conocemos y realizar la operación entre ellos. Como resolver problemas de física. Traducido por Andrés A. Flores Pagina 8
Durante este curso se te pedirá resolver problemas de física. De hecho el estudiar física te volverá mejor para solucionar problemas. Esta habilidad es importante para tu vida. Por ejemplo: un analista financiero tiene que mirar y deducir cuales compañías son exitosas. Los doctores obtienen información de los pacientes y con ella se figuran que enfermedad tiene el mismo. Estos son unos ejemplos de habilidad para resolver problemas. La técnica para resolver problemas tiene 4 pasos. Siguiendo estos pasos tu serás capaz de encontrar la forma de responder o de por lo menos de hacer progreso en tus respuestas. A continuación se muestran los pasos para resolver problemas. 1. Identifica claramente el problema por el que te están preguntando. Si te es posible, encuentra cuales son las Traducido por Andrés A. Flores Pagina 9
variables o cantidades que exactamente se necesitan para poder responder. 2. Identifica la información que te dan. Muchas veces incluye números o variables. Otras veces puede incluir información descriptiva que debes de interpretar. Busca palabras como constante o en reposo. En física las palabras constante significa que no cambia y en reposo significa que tiene velocidad cero. También podrías necesitar hacer conversiones de unidades. 3. Identifica cualquier relación que tengan entre lo que te preguntan y los datos que te están dando. Por ejemplo: supón que te dan tiempo y distancia y que te están preguntando por velocidad. La relación es v=d/t. Así pues esta es la forma en que se relacionan las variables. 4. Combina la relación que encontraste entre las variables con la pregunta que Traducido por Andrés A. Flores Pagina 10
se te hace. Una vez que completas los pasos del 1 al 3, tú serás capaz de ver como resolver el problema. Si no es así trabaja un poco más en los pasos anteriores. Ejemplos de problemas: En esta clase daremos ejemplos de problemas con sus soluciones, de tal manera tú podrás revisar tu trabajo cuando hagas ejercicios por tu cuenta. Siempre recuerda Traducido por Andrés A. Flores Pagina 11
identificar los pasos en los problemas que se te dan. Si cometes un error, será más fácil de encontrar y corregir de esta manera. He aquí un ejemplo de cómo se presentaran los problemas de ejemplo. Ejemplo: Un aeroplano vuela 450 metros en 3 segundos. Cuál es la velocidad en metros por segundo? 1. Que buscas: Te preguntan la velocidad en metros por segundo. 2. Que te dan: Distancia en metros y tiempo en segundos. 3. Relacionando: Usas la ecuación de velocidad v=d/t. 4. Solución: v = 450 metros 3 segundos. v= 150 m/s. Tu turno: Traducido por Andrés A. Flores Pagina 12
1. Una víbora se mueve 20 metros en 5 segundos. Cuál es la velocidad en metros por segundo? 2. Un tren se mueve a una velocidad de 50 kilómetros por hora. Cuánto tiempo le tomara recorrer 600 kilómetros? 3. Un automóvil viaja a una velocidad constante de 40 Km./h, ha viajado a esta velocidad por 5 horas, Cuál es la distancia en kilómetros que ha viajado el auto? 4. Un caballo corre a una velocidad de 15 m/s. Cual será la distancia en metros que recorrerá en 3 minutos? 5. Un avión vuela por 30 minutos y recorre 250 kilómetros. Cuál es la velocidad en Km/h del avión? 6. Si tú caminas a una velocidad de 20 metros por minuto. Cuánto tardaras en recorrer 1 kilómetro? 7. Cual es la distancia en metros que puede recorrer un carro de juguete en Traducido por Andrés A. Flores Pagina 13
10 minutos si viaja a una velocidad de 3 m/s? 8. Si Jarvis lanza un balón a una velocidad de 4 m/s, y este cae a una distancia de 48 metros. Cuál es el tiempo que el balón estuvo en movimiento? 9. Si viajas a la ciudad de Springfield IL en autobús por 5 horas, y sabes que esta ciudad esta a 360 kilómetros. Cuál es la velocidad promedio del autobús? Preguntas: Traducido por Andrés A. Flores Pagina 14
1. Lista tres unidades de medida de velocidad. 2. Lista los pasos usados para resolver problemas de física. 3. Cuál es la velocidad promedio en kilómetros por hora de un auto que viaja a una distancia de 140 kilómetros en dos horas? 4. Cuánto te toma (en segundos) nadar 100 metros si nadas a una velocidad de 1.25 m/s? 5. Qué tan lejos (en metros) viajara un perro si corre por un minuto a una velocidad constante de 5 m/s? Traducido por Andrés A. Flores Pagina 15