¿Puedes quedarte quieto?
Siéntese lo más quieto que pueda. No se mueva. ¿Estás sentado quieto? Si respondió «sí», lo siento, pero se equivoca. Puede estar sentado quieto en relación con la silla en la que está sentado, pero en relación con el sol, ¡se está moviendo alrededor de 67,000 millas por hora! El movimiento es relativo, así que cuando hablamos de velocidades y aceleraciones, para ser perfectamente correctos, deberíamos decir las velocidades y aceleraciones relativas a algún otro objeto.
Velocidad relativa
La velocidad es la rapidez con que algo se mueve en una dirección específica. Imagina que estás en un tren con paredes de vidrio transparente. El tren viaja a 20 m / s norte. Hay una persona sentada al otro lado del pasillo hacia el oeste. Lanzas una pelota a la persona. Para los dos, la pelota se movió una distancia muy corta por el pasillo de este a oeste. Sin embargo, para una persona parada al costado de las vías del tren mirando pasar el tren, ¡la pelota se movió hacia el noroeste! El diagrama 1 muestra la trayectoria de la pelota desde la perspectiva de las personas en el tren.
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El diagrama 2 muestra la trayectoria de la pelota desde la perspectiva de la persona que está fuera del tren en el suelo.
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¿Qué pasaría si las personas en el tren discutieran el camino que tomó la pelota con la persona que está parada en el suelo fuera del tren? ¡Podrían discutir porque ambos tienen razón a pesar de que vieron cosas diferentes! Trabajemos en un ejemplo en el que comparamos matemáticamente las velocidades de dos objetos.
Ejemplo 1
Indicación: Un barco viaja a 5 m / s en aguas tranquilas. Si el barco se pone en un río con rumbo a 3 m / s î + 4 m / s ĵ. El río tiene una corriente de -5 m / s î – 3 m / s ĵ. ¿Cuál es la velocidad del bote en relación con alguien parado en la orilla? Solución: siempre es una buena idea dibujar un bosquejo del escenario.
Ejemplo de trabajo de investigación para composición universitaria II
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Escribamos las velocidades en términos de su relación.
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Hay una configuración de ecuación especial que ayuda a organizar nuestros datos cuando agregamos los vectores. Primero anotamos lo que queremos, y en este caso es v BS . A continuación, separamos estos subíndices como se muestra en la Configuración 1.
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Los círculos representan espacios vacíos en los subíndices. Tenemos que encontrar algo en común a las velocidades de estos dos objetos, ¡y es el río, R!
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Ahora, todo lo que tenemos que hacer es insertar los valores, sumar los términos î y sumar los términos ĵ.
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Para una persona en la orilla, parece que el bote se mueve hacia el noroeste a poco más de 2 m / s. Este escenario es similar a la situación en la que las personas van al océano y nadan, y cuando salen, sus toallas están muy lejos. ¡Han sido arrastrados por la playa debido a la corriente del océano!
¿Cómo se Mide la Velocidad del Viento?
Aceleración
La aceleración es el cambio de velocidad en un período de tiempo específico. La aceleración a menudo se puede confundir con la velocidad. Los dos conceptos, sin embargo, son diferentes. Un objeto puede estar en reposo y tener una aceleración distinta de cero, y un objeto con una velocidad distinta de cero puede tener una aceleración o no tener aceleración. La aceleración relativa determina matemáticamente la aceleración de un objeto en comparación con la aceleración de otro objeto. Se calcula de la misma forma que el movimiento relativo. Trabajemos un ejemplo.
Ejemplo 2
Aviso: un parque de aventuras tiene un paseo en el que hay dos ascensores en un hueco de ascensor. El ascensor de la izquierda lleva a los pasajeros al piso superior, donde salen y esperan la experiencia en el ascensor del lado derecho. Inicialmente, el elevador de la izquierda está en la planta baja y el elevador de la derecha está en el piso superior. Ambos ascensores están inicialmente en reposo. En t = 0, el elevador izquierdo acelera hacia arriba a 2 m / s 2 , y el elevador derecho cae y cae libremente. ¿Cuál es la aceleración del elevador derecho al elevador izquierdo? Solución: Dibujemos un bosquejo del escenario.
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La aceleración también es un vector, así que tenemos que usar positivo y negativo para indicar la dirección. No necesitamos vectores unitarios ya que ambos ascensores aceleran a lo largo del mismo eje. Configurando nuestra ecuación especial, obtenemos
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Observe que tenemos la referencia (la pared) intercalada en el medio para que las letras exteriores coincidan con los subíndices del lado izquierdo de la ecuación. Tenemos un LW , pero nuestra ecuación de configuración necesita un WL . ¡Los dos son opuestos! Esta es una solución fácil. Todo lo que tenemos que hacer es invertir la señal en un LW . ¡Ahora podemos resolver esto ahora más rápido de lo que se necesita el ascensor correcto para caer al suelo!
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Esto nos dice, desde la perspectiva del ascensor izquierdo, que el ascensor derecho está acelerando hacia abajo a 11,8 m / s 2 .
Encontrar constantes de velocidad y ordenar reacciones: gráfico y ley de velocidad
Resumen de la lección
La velocidad es la velocidad de un objeto en una dirección específica. La aceleración es el cambio de velocidad durante un intervalo de tiempo. Un objeto puede tener velocidad y no tener aceleración, velocidad con una aceleración y no tener velocidad con una aceleración. Todo movimiento es relativo. Dos o más observadores pueden presenciar el mismo evento, pero informan que vieron cosas diferentes, ¡y ambos pueden tener razón! Para evitar confusiones, debemos informar las velocidades y aceleraciones como relativas a otra cosa. Para hacer eso usamos subíndices debajo de las variables. Cuando configuramos la ecuación para determinar un valor de velocidad o aceleración, intercalamos el punto de referencia común a ambos objetos entre los otros subíndices. Si se invierten las letras del subíndice de una variable de la ecuación, el signo del valor se invierte.
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