La Madre Tierra siempre parece estar estacionaria para los seres humanos, pero en realidad, la Tierra gira constantemente alrededor del Sol, y es una Verdad Universal. Entonces, ¿por qué los Humanos no sentimos que la Tierra se mueve? La respuesta es simple : movimiento relativo . Significa que el movimiento siempre es relativo en la vida práctica. Un objeto que se mueve con una velocidad de V hacia cierta persona significa que la velocidad se mide tomando a la persona como marco de referencia. De manera similar, cuando nos movemos en un vehículo a cierta velocidad, el suelo y los árboles parecen moverse hacia atrás, pero en realidad están estacionarios y no pueden moverse, estos son ejemplos de la vida real y prueba de la existencia del movimiento relativo.
Movimiento relativo
El movimiento relativo es el movimiento comparado con algún marco de referencia que no sea el suelo y cuando el movimiento se define con respecto al suelo, el marco de referencia se convierte en suelo. Si los dos objetos se mueven en la misma dirección, la velocidad relativa disminuye para ambos objetos. Si los dos objetos se mueven en dirección opuesta, sus velocidades relativas aumentan. ¿Habrá un aumento o una disminución en sus velocidades absolutas? No. Porque la velocidad absoluta de cada uno de ellos se mide con el suelo (el suelo es el marco de referencia).
Marco de referencia:
En las palabras más simples, si uno tiene que explicar el marco de referencia, sería simplemente el punto de vista. Al igual que los humanos tienen un punto de vista diferente, todas y cada una de las demás personas tienen un marco de referencia diferente. Imagina dibujar un gráfico, todo se dibuja con respecto al origen. Por ejemplo, (4,3) es un punto en el gráfico y al definir este par, se dice que el punto está a 4 unidades de distancia en el eje x del origen. y 3 unidades de distancia en el eje y desde el origen, básicamente, todo en el gráfico se mide con el origen. Por lo tanto, el origen es el marco de referencia aquí. Del mismo modo, los humanos miran el mundo poniéndolos en origen y con su marco de referencia.
Velocidad relativa
Supongamos que hay dos objetos P y Q moviéndose a sus respectivas velocidades de v p y v q , ahora según sus posiciones, sus velocidades relativas serán diferentes. Suponga que su desplazamiento inicial es X 01 y X 02 y su desplazamiento final es X 1 y X 2 en el tiempo t cuando se mueven en la misma dirección,
Entonces, X 1 = X 01 + v p t ⇢ (1)
X 2 = X 02 + v q t ⇢ (2)
Reste (1) de (2),
X 2 – X 1 = X 01 – X 02 + (v q t- v p t)
X 2 – X 1 = (X 02 – X 01 ) + (v q – v p )t
El desplazamiento relativo final se da como, X = X 2 – X 1 (Desplazamiento del objeto Q wrt P)
El desplazamiento relativo inicial se da como, X 0 = X 02 – X 01 (desplazamiento del objeto Q wrt P)
La velocidad relativa se da como, v = v q – v p (Velocidad del objeto Q respecto al objeto P)
Gráficos en movimiento relativo
La velocidad relativa puede variar en valor y puede volverse positiva, negativa o incluso cero según los valores absolutos de los objetos. Si dos velocidades v 1 y v 2 están en la misma dirección, la velocidad relativa del objeto 2 wrt 1 es (v 2 – v 1 ) . Cuando estos objetos se mueven en direcciones opuestas, la velocidad relativa se vuelve (v 2 + v 1 ) .
Veamos diferentes casos basados en el valor de las velocidades (v p y v q ) de un objeto diferente cuando los objetos se mueven en la misma dirección,
Caso 1: Los objetos tienen las mismas velocidades (v p = v q )
Cuando los dos objetos tienen la misma velocidad y se mueven en la misma dirección, la distancia entre ambos siempre permanecerá constante (X 2 – X 1 = X)
Caso 2: Cuando el segundo objeto tiene más velocidad que el primer objeto (v q > v p )
Cuando el segundo objeto (objeto Q) tiene más velocidad que el primer objeto (P), ya que Q está delante de P, la distancia entre ellos siempre será positiva ya que P no podrá cruzar a Q.
Caso 3: Cuando el primer objeto (P) tiene más velocidad que el segundo objeto (v p > v q )
Cuando el segundo objeto tiene menor velocidad, el objeto P podrá cruzar fácilmente el objeto Q y, por lo tanto, la diferencia entre la distancia del segundo objeto y el primer objeto será negativa.
Nota:
- Cuando los objetos se mueven en la misma dirección, la magnitud de la velocidad relativa entre ellos es la suma de las velocidades de los objetos.
- Cuando los objetos se mueven en dirección opuesta, la magnitud de la velocidad relativa entre ellos es igual a la diferencia entre la magnitud de sus velocidades.
Problemas de muestra
Pregunta 1: ¿Por qué el tren que viene en la dirección opuesta mientras viaja en trenes parece venir a una velocidad muy grande?
Responder:
Mientras viajamos en trenes, la mayoría de las veces se ve que los trenes que vienen en dirección opuesta parecen estar viajando a una velocidad muy rápida de lo normal, es porque la velocidad que observamos es la velocidad relativa del primer tren con respecto al tren que viene. dirección opuesta, por lo tanto, la velocidad total es la suma de las velocidades de ambos trenes.
Pregunta 2: Una partícula se mueve con una velocidad constante de vm/seg, si se mueve será el tiempo t y recorre una distancia de x(t), y se da que, x(1) = -2, x(7 ) = 6. Encuentra,
1. El desplazamiento cubierto por la partícula de t = 1 segundo a 7 segundos.
2. El valor de la velocidad constante (vm/seg).
Solución:
1. Distancia en t = 1 segundo, x(1) = -2
Distancia en t = 7 segundos, x(7) = 6
Desplazamiento total = 6- (-2) = 6+2 = 8 unidades
2. Velocidad constante = Desplazamiento/Tiempo = 8/(7-1) = 8/6 = 4/3 m/seg.
Pregunta 3: Rahul monta su bicicleta a una velocidad de 6 m/s y Raman trota a una velocidad de 2 m/s en la misma dirección. Demuestre que la velocidad relativa de Raman con respecto a Rahul será negativa.
Solución:
Velocidad de Raman con Rahul = (Velocidad de Raman)- (Velocidad de Rahul)
= 2 m/s – 6 m/s
= -4 m/s
Por lo tanto, la velocidad relativa de Raman con respecto a Rahul es negativa.
Pregunta 4: En la pregunta anterior, imagina hipotéticamente que tanto Rahul como Raman están en una plataforma muy grande que se mueve a una velocidad de 10 000 m/seg. ¿Este factor recién agregado tendrá algún cambio en la velocidad relativa entre ellos siempre que las velocidades absolutas sean las mismas que antes?
Responder:
NINGÚN CAMBIO. No habrá cambios en la velocidad relativa entre ellos debido a la introducción de una plataforma grande que se mueve a una velocidad de 10 000 m/s, ya que la plataforma se encuentra bajo Rahul y Raman. En otro sentido, la Tierra también actúa como una plataforma muy grande que se mueve constantemente alrededor del Sol, pero la fórmula para la velocidad relativa sigue siendo la misma.