Cualquier cosa que contenga energía cinética está en algún tipo de movimiento, ya sea unidimensional, bidimensional, rotacional, etc. La energía cinética es responsable del movimiento, y ya se sabe que el movimiento de cualquier objeto ocurre debido a alguna fuerza externa, la inercia presente en los objetos no les permite moverse o detenerse por sí mismos, por lo tanto, se requiere alguna fuerza externa para proporcionar algo de energía cinética al objeto, y proporcionar energía en sí mismo establece que el objeto tiene cierta velocidad. Puede haber varios tipos de velocidades que puede tener un objeto en movimiento, y explicar gráficamente la característica de la velocidad en función del tiempo es más fácil.
Velocidad de un objeto
La velocidad de un objeto se puede definir como la tasa de cambio de desplazamiento, o también se puede definir como el cambio en la posición del objeto de acuerdo con un marco de referencia dado con respecto al tiempo. La velocidad de un objeto es una cantidad vectorial, lo que significa. La velocidad tiene tanto magnitud como dirección y así es como se diferencia de la velocidad, ya que la velocidad de un objeto no contiene dirección.
| unidad SI | m/s |
| símbolo | v |
| dimensión | LT- 1 |
Ejemplo 1: Tinkesh camina de su oficina a su casa en 30 minutos y el desplazamiento de la oficina a casa es de 2 kilómetros. ¿Encuentra el valor de la velocidad constante a la que camina Tinkesh?
Solución:
Se sabe que la velocidad de cualquier persona/objeto es la tasa de cambio de su desplazamiento.
Por lo tanto, Velocidad= desplazamiento/Tiempo
Dado, desplazamiento = 2km = 2000 metros
Tiempo = 30 minutos = 1800 segundos.
Velocidad = 2000/1800
Velocidad = 1,11 m/s
Ejemplo 2: dos objetos se mueven con una velocidad de 20 m/seg y 40 m/seg para llegar al mismo destino que estaba a 8000 metros del punto de partida de ambos objetos. Halla el tiempo que tardan ambos objetos.
Solución:
Tiempo que tarda el primer objeto (T 1 )= desplazamiento/Velocidad
T1 = 8000/20
T 1 = 400 segundos
T1 = 400/60= 20/3 minutos .
Tiempo que tarda el segundo objeto (T 2 ) = 8000/40
T2 = 200 segundos
T 2 = 200/60 minutos
T 2 = 10/3 minutos
Gráficos de velocidad-tiempo
El gráfico de velocidad-tiempo es muy importante al aprender sobre el movimiento de cualquier objeto, el gráfico informa sobre la aceleración del objeto. Dependiendo de los diferentes tipos de velocidades, por ejemplo, un objeto puede tener una velocidad constante, una velocidad creciente o una velocidad decreciente, se puede determinar fácilmente si el objeto está acelerando, desacelerando o no acelera en absoluto.
Caso 1: Velocidad constante (sin aceleración)
Cuando la Velocidad de un objeto es la misma a través de su movimiento, la velocidad inicial y final permanece igual y el objeto tendrá alguna velocidad inicial y no puede tener una velocidad inicial cero, la pendiente del gráfico velocidad-tiempo obtenido es constante. La pendiente constante no representa aumento ni disminución en la aceleración del objeto. Por lo tanto, el objeto tiene aceleración cero en este caso.
En el gráfico que se muestra a continuación, el eje x representa el tiempo, el eje y representa la velocidad. La aceleración es cero y, por lo tanto, las ecuaciones de movimiento no son aplicables aquí, la fórmula simple dada arriba se usa para averiguar la velocidad del objeto.
Caso 2: Velocidad Creciente (Aceleración Constante)
Cuando la velocidad de un objeto aumenta a lo largo del movimiento, la velocidad final se vuelve más que la velocidad inicial, la velocidad inicial, en este caso, también puede ser cero, ya que el objeto aumenta constantemente su velocidad. La pendiente de la gráfica velocidad-tiempo obtenida en este caso es de naturaleza creciente, la pendiente creciente indica que el cuerpo está en aceleración constante.
El eje x en el gráfico representa el tiempo y el eje y representa la velocidad. Las ecuaciones de movimiento son aplicables para averiguar los parámetros del objeto en movimiento, ya que las ecuaciones se permiten para objetos que experimentan una aceleración constante.
Caso 3: tasa creciente de cambio de velocidad (aceleración creciente)
Cuando la tasa de cambio de la velocidad aumenta a lo largo del movimiento, la velocidad final será mucho mayor que la velocidad inicial. La velocidad inicial en este caso también puede ser cero ya que la aceleración del objeto aumenta cada segundo a cierta velocidad. La pendiente del gráfico velocidad-tiempo en este caso tomará la forma de una curva. La curva en la pendiente indica que el cuerpo tiene una aceleración creciente/decreciente.
El eje x en el gráfico representa el tiempo y el eje y representa la velocidad. La pendiente en cualquier punto del gráfico dará el valor de la aceleración en ese punto.
Nota: Al igual que el gráfico de velocidad-tiempo creciente, puede haber un gráfico de velocidad-tiempo decreciente donde la pendiente está disminuyendo ya que la velocidad está disminuyendo por naturaleza, y al igual que el gráfico de aceleración creciente, también existe un gráfico para la aceleración decreciente con un valor negativo. curva de pendiente ya que el objeto está experimentando la tasa de cambio de desaceleración.
Problemas de muestra
Pregunta 1: Dibuje el gráfico para un objeto que comienza a una velocidad de 20 m/s y la velocidad final se convierte en 0 m/s en T = 10 segundos. El objeto está desacelerando por naturaleza.
Responder:
El gráfico tendrá una pendiente negativa ya que el objeto es de desaceleración por naturaleza.
Gráfico de velocidad-tiempo
Pregunta 2: Un objeto con una velocidad inicial de 15 m/s se está desacelerando y finalmente se detiene en T = 20 segundos. Encuentre el desplazamiento cubierto por el objeto.
Solución:
El desplazamiento del objeto se puede encontrar encontrando el área del gráfico de velocidad-tiempo.
El gráfico dado forma un triángulo de ángulo recto y el área de este triángulo de ángulo recto dará el desplazamiento cubierto por el objeto.
Área del triángulo rectángulo = Desplazamiento del objeto = 1/2 × Base × Altura
Desplazamiento= 1/2 × 20 × 15
Desplazamiento = 150 metros.
Pregunta 3: Encuentre la aceleración del objeto que es de naturaleza constante. El gráfico de la velocidad del objeto se muestra a continuación.
Responder:
La aceleración en el gráfico de velocidad-tiempo se encuentra a través de la pendiente, la pendiente es la relación del valor en el eje y y el eje x, resolver esto fácilmente dará el valor de la aceleración del objeto.
En el tiempo T= 8 seg, el valor de la velocidad del objeto es de 8 m/seg.
Por tanto, la pendiente de la gráfica en T= 10 s será,
Pendiente de la gráfica = Aceleración del objeto = 8/10
Aceleración = 0,8 m/seg 2
Pregunta 4: Alakh decide dar un paseo corto en bicicleta durante 10 minutos. Estaba montando con una aceleración constante de 2 m/seg2. ¿Cuál es la velocidad de cálculo de la bicicleta de Alakh al final del viaje?
Solución:
Aplicando la primera ecuación de movimiento para averiguar la velocidad de la bicicleta de Alakh,
v= u+ en
Aquí, la velocidad inicial (u)= 0 m/seg
Aceleración (a)= 2 m/seg2
Tiempo = 10 minutos = 60 segundos
v= 0+ 60× 2
v= 120m/seg
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA