Distancia y Desplazamiento

Si un objeto cambia su posición con respecto al tiempo, se sabe que el objeto está en movimiento. La trayectoria del movimiento variará, es lo que define los diferentes tipos de movimiento. Si el movimiento es solo en una coordenada, se convierte en movimiento 1-D o unidimensional, si el movimiento es en dos coordenadas, se convierte en movimiento 2-D o bidimensional, si el movimiento incluye las tres coordenadas, se convierte en un movimiento tridimensional o tridimensional. El movimiento es conocido por un pariente y se explica a través del marco de referencia. Comencemos por aprender qué es el marco de referencia,

Marco de referencia

Supongamos que dos amigos están parados en lados opuestos de la carretera y un vehículo pasa a su lado. El amigo 1 se da cuenta de que el vehículo pasa por su lado derecho mientras que el amigo 2 se da cuenta de que el vehículo pasa por su lado izquierdo. Observaron dos situaciones diferentes para un mismo vehículo, esto se debe a que tienen un marco de referencia diferente. El marco de referencia es generado por los puntos de referencia que es diferente en ambos casos de los amigos. Los puntos de referencia fueron los lados opuestos de las carreteras en este caso.

En Física hay tres coordenadas, y son mutuamente perpendiculares entre sí. La geometría de coordenadas es en realidad el espacio en la vida real. Las coordenadas coinciden entre sí y donde lo hacen, los valores de todas las coordenadas son 0. Se le llama origen. El origen es el Punto de referencia. Los humanos ven el mundo con sus ojos como punto de referencia y todo el movimiento ocurre en relación con su posición.

Movimiento unidimensional

El movimiento unidimensional o movimiento rectilíneo es un movimiento en línea recta, que cubre solo una de las tres coordenadas. Por ejemplo, un tren que se desplaza sobre una vía recta, se mueve en caída libre.

El movimiento lineal o rectilíneo puede ser de dos tipos, 

Movimiento lineal uniforme

Se sabe que el movimiento es uniforme cuando el cuerpo recorre la misma distancia en la misma cantidad de tiempo moviéndose en línea recta.

Movimiento lineal no uniforme

Se sabe que el movimiento no es uniforme cuando el cuerpo cubre una distancia desigual en la misma cantidad de tiempo moviéndose en línea recta.

Distancia

La distancia es el camino total recorrido por el objeto en movimiento, independientemente de la dirección del camino. Se sabe que la distancia es una cantidad escalar, ya que solo se mide la longitud del camino recorrido y no se tiene en cuenta la dirección del movimiento. La distancia solo puede ser positiva. 

La distancia brinda información detallada de todo el camino recorrido durante el movimiento. La distancia se representa como ‘d’ y no se representa con una flecha ya que la dirección no está involucrada. 

Distancia recorrida de A a B = (x+ y) unidades.

Fórmula para Distancia (d) = Velocidad × Tiempo

Desplazamiento

El desplazamiento se define como el cambio total en la posición del objeto junto con la dirección del movimiento. Se sabe que el desplazamiento es una cantidad vectorial, ya que junto con la magnitud del cambio de posición, también se tiene en cuenta la dirección del movimiento. El desplazamiento puede ser positivo, negativo o cero.

El desplazamiento no proporciona información detallada de la longitud total de la trayectoria, se requiere la posición inicial y final para el cálculo del desplazamiento. El desplazamiento se representa como ‘S’ y se usa una flecha para indicar que el desplazamiento es una cantidad vectorial. El desplazamiento siempre tiene una trayectoria rectilínea ya que los puntos inicial y final están conectados directamente para encontrar el desplazamiento.

Desplazamiento de A a B= z unidades (en dirección sureste).

Fórmula para Desplazamiento = velocidad × tiempo.

Problemas de muestra

Pregunta 1: Enumere al menos 3 diferencias entre distancia y desplazamiento.

Responder:

Diferencia entre distancia y desplazamiento,

Distancia	Desplazamiento
La distancia es la longitud total del camino	Es la longitud entre los puntos inicial y final.
La distancia no tiene dirección	El desplazamiento tiene dirección
La distancia proporciona información detallada sobre la longitud de la ruta	El desplazamiento no proporciona información detallada sobre la longitud del camino.

Pregunta 2: ¿Cuál es la distancia y el desplazamiento de la figura dada,

Solución:

La distancia es la longitud total del camino,

Distancia = (3+ 4) m = 7 metros.

El desplazamiento es la línea directa de A a B,

Desplazamiento= 

Por lo tanto, Desplazamiento= 5 metros (dirección sureste).

Pregunta 3: Una partícula ha recorrido una distancia de 1000 metros y un desplazamiento de 200 metros en 1 minuto 40 segundos. ¿Encuentra la rapidez y la velocidad de la partícula durante el movimiento?

Solución:

Tiempo empleado = 1 minuto 40 segundos = 100 segundos

Velocidad= distancia/tiempo

Velocidad= 1000/ 100 = 10m/seg

Velocidad= desplazamiento/tiempo

Velocidad= 200/100 = 2 m/seg

Pregunta 4: Un niño está mirando al norte, y comienza a moverse, caminó 5 metros en línea recta y luego gira a la derecha y caminó 3 metros, luego gira a la derecha y nuevamente camina 5 metros. ¿Cuál es la distancia y el desplazamiento recorrido por el niño?

Solución:

La figura del camino recorrido por el niño se verá así,

Distancia recorrida por el niño = (5+ 3+ 5) m = 13m

Desplazamiento= 3 m (en dirección este)

Pregunta 5: La velocidad y la velocidad de un automóvil se dan como 5 m/seg, y el tiempo que toma en todo el viaje es de 5 minutos, ¿cuáles son las observaciones extraídas de esa información?

Solución:

Tiempo empleado en todo el recorrido= 5 minutos= 5× 60= 300 segundos.

Velocidad dada = 5 m/seg

Distancia= 5× 300= 1500 metros= 1,5 km

Velocidad= 5 m/seg

Desplazamiento= 5× 300= 1500 metros= 1,5 km.

Observación: la distancia y el desplazamiento son iguales ya que la velocidad y la velocidad del automóvil son iguales. Por lo tanto, se puede decir que el automóvil ha viajado solo en una dirección recta.

Pregunta 6: Un niño decidió dar un paseo por su pueblo al anochecer, partió de su casa y recorrió aproximadamente 1500 metros en 30 minutos. Finalmente regresó a su casa. Encuentre los valores de las siguientes cantidades,

• Velocidad
• Desplazamiento
• Velocidad

Solución:

Dado: Distancia= 1500 metros, Tiempo= 30 minutos= 30× 60 segundos= 1800 segundos.

Velocidad = distancia/tiempo

Velocidad= 1500/1800= 0,833 m/seg

Desplazamiento = 0 metros (como el niño finalmente regresó a su casa, por lo que coincidieron el punto inicial y el final).

Velocidad = Desplazamiento/ tiempo= 0/ 1800= 0 m/seg