Uso de gráficos de velocidad frente a tiempo para describir el movimiento

Nuestro siguiente paso en cinemática

Primero, usamos el desplazamiento y el tiempo para determinar la velocidad algebraicamente. De ahí pasamos a usar la velocidad y el tiempo para calcular la aceleración, algebraicamente. Luego, cambiamos de marcha y usamos puntos de datos de desplazamiento y tiempo para calcular la velocidad gráficamente. No debería sorprendernos que nuestro próximo paso sea utilizar puntos de datos de velocidad y tiempo para describir la aceleración. Entonces, vamos a sumergirnos.

Gráfico de velocidad frente a tiempo

A primera vista, un gráfico de velocidad versus tiempo puede parecerse mucho a los gráficos de posición versus tiempo con los que hemos estado trabajando. De hecho, están configurados de manera casi idéntica. Usamos el mismo sistema de coordenadas x , y , la misma forma y la misma variable de tiempo en el eje x . La única diferencia es que en lugar de la posición, con la unidad de metros, en el eje y , usamos la velocidad con unidades de m / s. Ese es el gráfico básico de velocidad versus tiempo.

Gráfico de velocidad básica frente a tiempo

Recuerde, lo que estamos describiendo con estos gráficos es el movimiento de un objeto en línea recta. La velocidad es una cantidad vectorial que requiere una magnitud y una dirección. Pero, con el movimiento en línea recta, las únicas direcciones de las que tenemos que preocuparnos son hacia adelante y hacia atrás. Cuando el objeto se mueve hacia adelante, lo llamamos positivo. Cuando se mueve hacia atrás, lo llamamos negativo y, por lo tanto, esos valores necesitan un signo negativo.

La forma de un gráfico de velocidad frente a tiempo

Definitivamente tendrá que hacer un gráfico de velocidad versus tiempo para uno de sus exámenes, y debe esperar responder varias preguntas básicas sobre la forma del gráfico. Afortunadamente, estos gráficos son muy fáciles de leer, una vez que comprenda lo que está sucediendo. Echemos un vistazo a un gráfico de ejemplo que representa el movimiento de un automóvil en una pista recta.

Gráfico por ejemplo

Como se puede ver arriba, tenemos la velocidad en la Y del eje y la hora en la x eje. Cuando el automóvil comienza a moverse, la velocidad cambia de 0 m / sa 20 m / s entre t = 0 sy t = 2 s. Con suerte, recuerdas que un cambio en la velocidad se llama aceleración. Entonces, una línea ascendente en un gráfico de velocidad frente a tiempo representa que el objeto se está acelerando. Dado que la velocidad aumenta, la aceleración es positiva.

Ahora, observe el gráfico a continuación entre t = 2 sy t = 6 s. ¿Que está pasando aqui? El automóvil circula a una velocidad constante de 20 m / s durante 4 segundos. Entonces, una línea horizontal plana significa que la velocidad es constante y que el objeto no está acelerando.

Grafica entre 2 y 6 segundos

En la marca t = 6 s, la gráfica gira y comienza a moverse hacia abajo. Los valores de velocidad disminuyen de 20 m / sa 6 segundos a 10 m / sa 8 segundos a medida que el automóvil aplica los frenos. En t = 10 segundos, el automóvil se detiene cuando la velocidad alcanza 0 m / s. Una línea que se mueve hacia abajo hacia el eje x representa que el objeto se está desacelerando. A este tipo de movimiento lo llamamos aceleración negativa.

Grafica a los 10 segundos

En la marca t = 10 segundos, la línea se mueve por debajo del eje x hasta el punto y = -10 m / s. Durante el movimiento en línea recta, una velocidad negativa significa que el objeto se mueve hacia atrás. Entonces, lo que sucedió aquí es que el automóvil ahora está conduciendo hacia atrás en la pista. En un gráfico de velocidad frente a tiempo, cada vez que la línea cruza el eje x , el objeto cambia de dirección.

Gráfico que muestra el cambio de dirección

En resumen, el automóvil no se movía, luego aceleró a 20 m / s antes de mantener esta velocidad durante 4 segundos. En este punto, el automóvil aplicó los frenos durante 4 segundos, acelerando negativamente hasta que se detuvo. Una vez detenido, el automóvil cambió de dirección y aceleró a 10 m / s en la dirección opuesta.

Podrías describir todo eso fácilmente con palabras, pero creo que es mucho más fácil simplemente dibujar un gráfico.

Resumen de la lección

Repasemos brevemente los gráficos de velocidad frente a tiempo.

Puede determinar mucha información sobre el movimiento en línea recta de un objeto observando la forma de la línea en un gráfico de velocidad versus tiempo. Una línea ascendente representa un aumento en la velocidad llamado aceleración. Si la línea es plana y horizontal, el objeto viaja a una velocidad constante. Una línea que cae hacia el eje x representa un objeto que acelera o desacelera negativamente. Cuando la línea golpea el eje x , el objeto ha dejado de moverse. Si el gráfico continúa por debajo del eje x , el objeto ha cambiado de dirección y se mueve hacia atrás con una velocidad creciente.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, debería poder:

• Definir velocidad
• Describe cómo se configura un gráfico de velocidad vs.tiempo
• Explica cómo determinar el movimiento en línea recta de un objeto usando un gráfico de velocidad vs.tiempo.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador