Medir la tasa de movimiento

Usamos cosas generales a nuestro alrededor que se mueven, por ejemplo, si vemos a nuestro alrededor, monitoreamos el aire que se mueve a nuestro alrededor, como si tuviéramos relojes con manecillas en movimiento, todos sabemos que el día y la noche son causados ​​por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, sin embargo, las estaciones son causadas por ello. Entonces, vamos a estudiar en detalle qué es exactamente el término movimiento.

Para reconocer más sobre el movimiento o el reposo, primero debemos familiarizarnos con el término punto de referencia u objeto estacionario. Para comentar el estado de cualquier objeto, tenemos que considerar un punto de referencia u objeto estacionario o entorno. En este punto de referencia, el objeto estacionario no cambia de posición.

Por ejemplo: si consideramos un poste y un automóvil, entonces un poste estará estacionario ya que no puede cambiar su ubicación, pero el automóvil puede alterarse. Entonces, para decir que el automóvil está en reposo o en movimiento, debemos considerar su movimiento en relación con el del poste o cualquier otro objeto estacionario. Este objeto estacionario también se puede llamar un punto de referencia.

Descanso y movimiento

Consideremos un automóvil parado frente a la casa. Digamos que principalmente está en la ubicación A y luego, después de un tiempo, se mueve a la ubicación B. Eso significa que ha cambiado su posición con respecto al objeto estacionario que es la casa.

Y si ese carro sigue parado en la posición A eso significa que no ha cambiado su posición con respecto a la casa eso significa que está en reposo así que aquí definimos los términos reposo y movimiento.

Reposo: Cuando un cuerpo no cambia de posición con respecto a su entorno o punto de referencia, se dice que el cuerpo está en reposo.

Movimiento: cuando el cuerpo cambia su posición con respecto a su entorno o punto de referencia, entonces el cuerpo está en movimiento.

Entonces, podemos decir que cuando un objeto se mueve o está en movimiento, posee las siguientes características que se detallan a continuación.

Características de un objeto en movimiento:

El objeto en movimiento cambia su posición con el tiempo. Ahora hemos visto que el movimiento del automóvil se puede ver fácilmente, es decir, no tenemos que concentrarnos mucho, pero para conocer el movimiento de un brazo de reloj, digamos la manecilla de la hora, debemos seguir verificando que esto se debe a que algunos movimientos son tan rápidos. que podemos verlo pasar, por otro lado, algún movimiento es tan lento que no se puede ver indudablemente.

Podemos elaborarlo como: Nuestro reloj de pulsera tiene tres manecillas: minutero, segundero y horario. Fuera de ellas, el segundero se mueve tan rápido que se puede ver su movimiento, pero para ver el movimiento en el horario y el minutero tenemos que seguir la pista. ya que el movimiento en ellos es moderadamente lento.

Tipos de movimiento

Nos encontramos con diferentes tipos de movimientos como

• Lineal: El movimiento en el que nos movemos en línea recta se llama movimiento lineal. Por ejemplo, conducir en carreteras rectas.
• Rotacional: Todos sabemos que la tierra gira sobre su eje, lo que hace que día y noche el progreso sea un movimiento de rotación porque gira sobre su eje, por lo que podemos definirlo como el movimiento de rotación cuando el cuerpo gira sobre un eje fijo.
• Circular: Todos nos encontramos con rotondas en la carretera y cuando estamos conduciendo no podemos atravesarlas en línea recta, tenemos que tomar el camino arqueado que es el movimiento circular. Entonces, si el cuerpo viaja a lo largo de una trayectoria curva, se dice que tiene un movimiento circular.
• Vibratorio: Todo el mundo debe haber tocado con el instrumento guitarra. Entonces, ¿qué sucede cuando lo golpeas con el dedo? Su cuerda comienza a vibrar y, por lo tanto, se crea el sonido. Ese movimiento es vibratorio ya que es causado por el movimiento vibratorio de las partículas, así es cuando el cuerpo muestra movimientos de vaivén.

Magnitudes físicas escalares y vectoriales

Aprendemos tantas cantidades físicas como distancia, velocidad y muchas más. Todas estas cantidades se clasifican principalmente en dos categorías, que son escalares o vectoriales, dependiendo de si brindan la información completa sobre la magnitud (valor) y la dirección o brindan información incompleta como solo dirección o solo valor.

Cantidades escalares

Las cantidades que dependen de la magnitud y no de la dirección se llaman cantidades escalares. Se representan como su símbolo.

Por ejemplo: si viaja a Delhi a casa de su familiar y si alguien le pregunta sobre la distancia, ¿qué responde? Decimos que fue como una carrera de 250 km desde Chandigarh. No le digas que 25 km hacia el este, luego hacia el oeste. Solo decimos 250 km, eso significa que lo explicamos solo en magnitud, y no identificamos direcciones. Por lo tanto, es una cantidad escalar.

Cantidades vectoriales

Las cantidades físicas dependen tanto de la magnitud como de la dirección. Se representan poniendo una flecha sobre su símbolo.

Por ejemplo: ahora, si recorres un camino corto y recto de una manera específica, podemos decir que viajé 25 km hacia el este. Entonces, en este caso, se especifica la dirección, por lo que cae en la categoría de una cantidad vectorial.

Punto de referencia y marco de referencia

• Para explicar la posición de un objeto necesitamos un punto de referencia u origen. Un objeto puede parecer que se mueve para un observador y está estacionario para otro.
• Ejemplo: Un viajero dentro de un autobús ve a los demás pasajeros en reposo, mientras que un espectador fuera del autobús ve a los pasajeros en movimiento.
• Se necesita una convención o un punto o marco de referencia común para facilitar las observaciones. Toda sustancia debe estar en el mismo marco de referencia.

Distancia y Desplazamiento

La magnitud de la longitud encerrada por una entidad en movimiento se llama distancia. No tiene dirección. El desplazamiento es la distancia más corta entre dos puntos o la distancia entre las posiciones inicial y final en relación con el tiempo. Tiene magnitud también dirección. El desplazamiento puede ser cero, pero la distancia no.

Magnitud

El tamaño o extensión de una cantidad física es magnitud. En física, tenemos cantidades escalares y vectoriales. Las cantidades escalares solo se expresan como magnitud. Ej: tiempo, distancia, masa, temperatura, área, volumen.

Las cantidades vectoriales se articulan tanto en magnitud como en dirección de la entidad. Por ejemplo: velocidad, desplazamiento, peso, cantidad de movimiento, fuerza, aceleración, etc.

Tiempo, velocidad media y velocidad

tiempo y velocidad

El tiempo es el período de un incidente que se articula en segundos. La mayoría de los fenómenos físicos ocurren en el tiempo. Es una cantidad escalar. La velocidad es la tasa de cambio de la distancia. Si un cuerpo recorre cierta distancia en cierto tiempo, su velocidad se conoce por

Velocidad 

Velocidad media = Distancia total recorrida/Tiempo total empleado

Movimiento uniforme y movimiento no uniforme:

Cuando un objeto recorre las mismas distancias en los mismos intervalos de tiempo, se encuentra en movimiento uniforme. Se dice que una entidad está en movimiento no uniforme cuando cubre distancias desiguales en intervalos de tiempo iguales.

Velocidad

La tasa de cambio de desplazamiento es la velocidad. Es una cantidad vectorial. Aquí se especifica la dirección del movimiento.

Velocidad 

Velocidad media = (Velocidad inicial + Velocidad final)/2

Aceleración

La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad. Es una cantidad vectorial. La velocidad varía con el tiempo en un movimiento no uniforme, es decir, el cambio de velocidad no es 0. Se denota por “a”.

Aceleración = Cambio en Velocidad/Tiempo

o

Donde, v(velocidad final), t(tiempo empleado) y u(velocidad inicial).

Visualización de gráficos de movimiento

Gráfico Distancia-Tiempo:

• Los gráficos de distancia-tiempo muestran el cambio de posición de un objeto en el tiempo.
• Variación lineal = variaciones no lineales y movimiento uniforme implican movimiento no uniforme
• La pendiente nos da la velocidad

• Como la pendiente es constante, OA implica un movimiento uniforme con velocidad constante.
• AB implica que el cuerpo está en reposo ya que la pendiente es cero
• B a C es un movimiento no uniforme

Gráfico de velocidad-tiempo:

• Los gráficos Velocidad-Tiempo muestran el cambio de velocidad en relación con el tiempo.
• Pendiente da aceleración
• El desplazamiento está dado por el área debajo de la curva.
• La línea paralela al eje x implica velocidad constante.

• OA = aceleración constante, AB = velocidad constante, BC = retardo constante

Ecuaciones de movimiento:

El movimiento de una entidad que se mueve con una aceleración uniforme se puede describir con la ayuda de tres ecuaciones, a saber

(i) v = u + en

(ii)

(iii) 

Movimiento circular uniforme:

• Se llama movimiento circular uniforme si un objeto se mueve en una trayectoria circular con velocidad uniforme.
• La velocidad varía a medida que la dirección sigue cambiando.
• La aceleración es constante.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1. Dos autos F y M compiten entre sí. El Coche F condujo durante 2 minutos a una velocidad de 7,2 km/h, descansó durante 56 minutos y volvió a funcionar durante 2 minutos a una velocidad de 7,2 km/h. Encuentre la velocidad promedio del automóvil F en la carrera.

Responder:

Lo sabemos

Distancia = velocidad × tiempo

Distancia recorrida en los primeros 2 minutos 

Distancia total = 0,24 + 0,24 = 0,48 km

Tiempo total = 2+2+56 = 60 minutos = 1 hora

Velocidad media =  =0,48 km/h

Pregunta 2. Un tren de 200 m de largo se mueve con una velocidad de 72 km/h. Calcular el tiempo que tarda en cruzar el puente que tiene 1 km de largo.

Responder:

Dada Longitud del Tren = 200m, velocidad = 72 km/hr = 20 m/s, Longitud del Puente =1 Km.

Distancia total recorrida por el tren para pasar completamente el puente = 1000 + 200 = 1200 m

Entonces, tiempo tomado

Tiempo

Pregunta 3. Un objeto recorre 26 m en 4 s y luego otros 22 m en 3 s. ¿Cuál es la velocidad promedio del objeto?

Responder:

Distancia total recorrida por el objeto = 26 m + 22 m = 48 m

Tiempo total empleado = 4 s + 3 s = 7 s

Velocidad media = distancia total recorrida/tiempo total empleado

Velocidad media  6 m/s

Pregunta 4. Distancia de frenado de los vehículos: Cuando se aplican los frenos a un vehículo en movimiento, la distancia que recorre antes de detenerse se denomina distancia de frenado. Es un factor importante para la seguridad vial y depende de la velocidad inicial (v_{0}) y de la capacidad de frenado, o deceleración, que provoca la frenada. Un automóvil que viaja a una velocidad de 72 km/h de repente aplica el freno con una desaceleración de 10 m/s ² . Encuentre la distancia de frenado del automóvil.

Responder: 

Aquí u=72 km/h   m/s = 20 m/s, v=0

a= -10 m/s ²

Ahora usando la relación

s = 20m

Pregunta 5. Un tren parte del reposo y acelera uniformemente a razón de 10 m/s2 durante 5 segundos. Calcular la velocidad del tren en 5 seg.

Responder:

Aquí u=0, a= 10m/s ² , t= 5 seg, v=?

Ahora v = u + en

v = 0+10×5= 50 m/s

Pregunta 6. Un electrón que se mueve con una velocidad de 5 × 10 ³ m/s entra en un campo constante y adquiere una aceleración constante de 2 × 10 ³ m/s ² dentro de la dirección de la velocidad inicial.

i. ¿Determine el tiempo durante el cual la velocidad del electrón se duplicará?

ii. ¿Cuánta distancia cubriría el electrón en este momento?

Responder:

Dado u =   m/s ²

 milisegundo

i. Usando v = u + en

o, t = 2,5 segundos

ii. Usando