Ecuaciones cinemáticas: lista y ejemplo
¿Qué es la cinemática?
La cinemática es el estudio del movimiento, sin referencia a las fuerzas que causan ese movimiento. O en otras palabras, la cinemática se centra en la posición, la velocidad y la aceleración, y no se ocupa de las fuerzas. En cinemática hay cinco cantidades importantes: desplazamiento (cambio de posición), velocidad inicial, velocidad final, aceleración y tiempo.
La velocidad inicial es qué tan rápido se mueve un objeto en t = 0. La velocidad final es qué tan rápido se mueve un objeto cuando termina un tiempo ( t ). El desplazamiento es cuánto cambió la posición durante ese tiempo ( t ). La aceleración es la tasa a la que cambió la velocidad durante el tiempo ( t ). Y el tiempo es simplemente … bueno, es el tiempo, el tiempo que le interesa, el tiempo durante el cual el objeto se movió, aceleró o lo que sea.
En cinemática, resolvemos problemas usando gráficas y ecuaciones. Hoy nos centraremos en las ecuaciones.
Ecuaciones cinemáticas
Hay cinco ecuaciones cinemáticas principales que debes conocer para resolver problemas.
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En estas cinco ecuaciones:
- t es el tiempo medido en segundos
- vi es la velocidad inicial medida en metros por segundo
- vf es la velocidad final medida en metros por segundo
- a es la aceleración, medida en metros por segundo al cuadrado
- y (oa veces x ) es el desplazamiento, medido en metros
También es importante tener en cuenta que para los objetos que caen, la aceleración ( a ) es la aceleración debida a la gravedad ( g ), que siempre es 9,8 metros por segundo al cuadrado negativos.
Cada una de las cinco ecuaciones tiene cuatro variables, y falta una variable. Siempre que resuelva problemas de cinemática, se le deben dar tres números y pedirle que encuentre un cuarto. Así que todo lo que tienes que hacer es encontrar la ecuación con esas cuatro cantidades, insertar números y resolver.
Problema de movimiento de muestra
Veamos un ejemplo de cómo usar las ecuaciones. Digamos que se deja caer una pelota desde una altura de 6 metros y cae hasta que llega al suelo. ¿Cuánto tiempo se tarda en llegar al suelo?
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Bueno, en primer lugar debemos escribir lo que sabemos. El desplazamiento y es de -6 metros. ¿Por qué negativo? Bueno, está cayendo hacia abajo. Por lo general, en física, llamamos positivo hacia arriba y negativo hacia abajo. Sin embargo, esto es bastante arbitrario y siempre que todos sus signos sean consistentes, debería obtener la misma respuesta.
Bien, ahora tenemos un problema potencial: no hay otros números en la pregunta. Pero, la pregunta nos dice cosas que nos dan furtivamente otros números que podemos usar. Por un lado, la bola está cayendo, es decir, caer bajo la gravedad. Entonces, la aceleración, como para todos los objetos que caen, es -9.8. Nuevamente, negativo porque la aceleración apunta hacia abajo.
Y la pregunta también nos dice que la pelota se deja caer, lo que significa que la velocidad inicial es cero. Cuando sueltas una pelota, en el instante en que la sueltas, no se mueve y su velocidad es cero. Y se nos pide que encontremos el tiempo, t , entonces t =?.
Bien, conocemos tres números y se nos pide que encontremos un cuarto. Entonces este problema tiene solución.
Necesitamos encontrar la ecuación de las cinco, que contiene y , vi , a y t . Y esa ecuación es esta:
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Conectamos números en esta ecuación, así:
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El primer término es igual a cero, por lo que esa parte desaparece. A continuación, reorganizar para hacer t el tema y escribe los números en una calculadora. Y obtenemos t = 1,1 segundos. Y eso es; esa es nuestra respuesta.
Resumen de la lección
La cinemática es el estudio del movimiento, sin referencia a las fuerzas que provocan el movimiento. En cinemática, hay cinco cantidades importantes: desplazamiento (cambio de posición), velocidad inicial, velocidad final, aceleración y tiempo. La velocidad inicial es qué tan rápido se mueve un objeto en t = 0. La velocidad final es qué tan rápido se mueve un objeto cuando termina el tiempo t . El desplazamiento es cuánto cambió la posición durante el tiempo t . La aceleración es la tasa a la que cambió la velocidad durante el tiempo t . Y el tiempo es … bueno, es el momento.
Hay cinco ecuaciones cinemáticas principales que debes conocer para resolver problemas. En estas cinco ecuaciones:
- t es el tiempo medido en segundos
- vi es la velocidad inicial medida en metros por segundo
- vf es la velocidad final medida en metros por segundo
- a es la aceleración, medida en metros por segundo al cuadrado
- y (oa veces x ) es el desplazamiento, medido en metros
También es importante tener en cuenta que para los objetos que caen, la aceleración, a , es la aceleración debida a la gravedad, g , que siempre es 9,8 metros por segundo al cuadrado negativos. Cada una de las cinco ecuaciones tiene cuatro variables, y falta una variable. Siempre que resuelva problemas de cinemática, se le deben dar tres números y pedirle que encuentre un cuarto. Así que todo lo que tienes que hacer es encontrar la ecuación con esas cuatro cantidades, insertar números y resolver.
Los resultados del aprendizaje
Después de esta lección, podrá:
- Definir cinemática
- Describe las cinco cantidades en cinemática.
- Identificar las cinco ecuaciones cinemáticas principales.
- Resuelve problemas usando estas ecuaciones