MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

El movimiento rectilíneo uniforme se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el módulo, la dirección y el sentido de la velocidad permanecen constantes en el tiempo. En consecuencia, no existe aceleración, ya que la aceleración tangencial es nula, puesto que el módulo de la velocidad es constante, y la aceleración normal es nula porque la dirección de la velocidad es constante.

La ecuación de la posición para un móvil que se desplaza con un movimiento rectilíneo y uniforme con una velocidad v es:

x = x0 + v·t

donde x0 es la posición del móvil en el instante inicial. Por tanto, el móvil recorre espacios iguales en tiempos iguales.

También forma parte de la cinemática que se ocupa de la descripción del movimiento sin tener en cuenta sus causas. La velocidad (la tasa de variación de la posición) se define como la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo. La magnitud de la velocidad se denomina celeridad, y puede medirse en unidades como kilómetros por hora, metros por segundo, ... La aceleración se define como la tasa de variación de la velocidad: el cambio de la velocidad dividido entre el tiempo en que se produce. Por tanto, la aceleración tiene magnitud, dirección y sentido, y se mide en unidades del tipo metros por segundo cada segundo.

Ejemplo:

Caída de un objeto

Los ejes de la gráfica representan la distancia al punto inicial y el tiempo transcurrido desde que se deja caer un objeto cerca de la superficie terrestre. La gravedad acelera el objeto, que sólo cae unos 20 metros en los primeros dos segundos, pero casi 60 metros en los dos segundos siguientes.

OBJETIVO

Establecer experimentalmente la relación que existe entre el desplazamiento de un móvil que viaja en línea recta y el tiempo empleado para ella.

MATERIAL:

1 cronometro

1 tubo de vidrio

1 regla

1 soporte

1 cinta adhesiva

PROCEDIMIENTO

1.- Sobre el tubo de vidrio marque con una cinta adhesiva una línea de referencia (cero) y a partir de esta, marque distancias de 20, 40, 60,80 y 100 cm. en línea recta.

2.-Coloque el tubo de vidrio apoyado sobre el soporte

3.- La inclinación del tubo debe de ser constante a lo largo de todo el experimento.

4.- Medir el tiempo que tarda la burbuja de aire en recorrer la distancia desde la línea de referencia a la marca de la distancia de 20 cm. repite tres veces tus lecturas y calcula el promedio

5.- Repetir el paso 4 con las distancias de 40, 60, 80 y 100.

6.-Hacer una tabla de datos de tiempo y distancia medidos sobre la línea de referencia

SECUENCIA GRAFICA

1.- Tubo marcado con distancias de 20, 40, 60,80 y 100 cm. en línea recta:

2.-Tubo previamente marcado clocado en el soporte universal. (3.-) cuidando el tener una inclinación constante durante todo el experimento.

4.- Cronometrar 3 veces el tiempo que tardó la burbuja de aire en recorrer cada uno de los tramos marcados de 20, 40, 60,80 y 100 cm. en línea recta.

6.- Tabla de referencia con datos de Tiempo y Distancia.

DISTANCIA	TIEMPO (seg.)				VELOCIDAD
Cm.	T1	T2	T3	TP	Cm/Seg
20	4.52	4.64	4.77	4.64	4.31
40	8.88	8.82	8.80	8.83	2.26
60	12.89	12.85	12.52	12.52	1.59
80	17.76	17.64	17.60	17.66	1.13
100	22.6	23.20	23.85	23.21	12.86

CUESTIONARIO:

1.- Trace la grafica de distancia - tiempo

2.-Trace la grafica velocidad - tiempo

3.- ¿Qué tipo de relación existe entre la distancia y el tiempo?

Con la relación entre estas magnitudes se puede determinar, la velocidad, solo cuando esta es uniforme —constante—

4.-Calcule la pendiente de la grafica distancia - tiempo, ¿Qué indica este valor?

5.- ¿Qué relación existe entre la velocidad y el tiempo?

La velocidad es la variación de la posición de un cuerpo por unidad de tiempo.

Y el tiempo es una de las magnitudes fundamentales del mundo físico.

Entonces con la relación entre estas dos magnitudes se puede determinar la distancia.

6.- Haga una tabla de datos de tiempo y distancia medidos sobre la línea de referencia

CONCLUSIONES

En esta práctica se ha aprendido a conocer las relaciones entre velocidad, distancia y tiempo por medio de graficas que ayudaron a comprobar los resultados obtenidos con el cálculo directo de los datos cronometrados en el laboratorio.

Resultando así que con la combinación de datos por medio de despejes se pueden obtener los valores de las magnitudes dadas, ya sea velocidad, distancia y/o tiempo.

OBSERVACIONES

Resulta muy poco práctico y tedioso realizar graficas para obtener los valores de las magnitudes velocidad, distancia y tiempo, sabiendo que si el movimiento es uniforme (constante) se puede utilizar la sencilla formula v = d/t

Pero aun así la práctica cumplió con los objetivos fijados satisfactoriamente.

BIBLIOGRAFIA

*Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation.

*Cuadernillo de prácticas. 2° año de preparatoria. “Bachillerato”® COLEGIO CERVANTES DE TORREON. A.C©

Movimiento uniformemente acelerado
En física, el movimiento uniformemente acelerado (MUA) es aquel movimiento en el que la aceleración que experimenta un cuerpo permanece constante (en magnitud y dirección) en el transcurso del tiempo.

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, en el que la trayectoria es rectilínea, que se presenta cuando la aceleración y la velocidad inicial tienen la misma dirección.
El movimiento parabólico, en el que la trayectoria descrita es una parábola, que se presenta cuando la aceleración y la velocidad inicial no tienen la misma dirección.
En el movimiento circular uniforme, la aceleración tan solo es constante en módulo, pero no lo es en dirección, por ser cada instante perpendicular a la velocidad, estando dirigida hacia el centro de la trayectoria circular (aceleración centrípeta).Por ello, no puede considerársele un movimiento uniformemente acelerado, a menos que nos refiramos a su aceleración angular.

Movimiento uniformemente acelerado en mecánica clásica[editar]
En mecánica clásica el movimiento de una partícula sometida a una fuerza constante resulta ser un movimiento uniformemente acelerado. En el caso más general la trayectoria de una partícula sometida a una fuerza constante resulta ser una parábola.

Para analizar la situación supondremos que se aplica una fuerza constante a una partícula que se mueve inicialmente con velocidad v_0 \,. Sin pérdida de generalidad, podemos suponer que el movimiento se presenta en el plano XY sujeto a las ecuaciones:


\left \{
\begin{array}{llll}
\ddot{x}=0   & \mathrm{con} \quad x(0)=0 & \mathrm{y} \quad \dot{x}(0)=v_{0,x}t\\
\ddot{y}=a_y & \mathrm{con} \quad y(0)=0 & \mathrm{e} \quad \dot{y}(0)=v_{0,y}t
\end{array}
\right .

Integrando las ecuaciones diferenciales anteriores se tienen las siguientes velocidades y desplazamientos:


\left \{
\begin{array}{lll}
\dot{x}(t)=v_{0,x}      & \Rightarrow & x(t)=v_{0,x}t \\
\dot{y}(t)=v_{0,y}+a_0t & \Rightarrow & y(t)=v_{0,y}t + \cfrac{a_0 t^2}{2}
\end{array}
\right .

Para encontrar la ecuación de la trayectoria se despeja el tiempo de la expresión para la coordenadas \scriptstyle x(t) y se substituye \scriptstyle t(x) para obtener \scriptstyle y(t(x)):

 y(x) = \frac{v_{0,y}}{v_{0,x}} + \frac{a_0}{2v_{0,x}^2}x^2

resultado que representa la ecuación de una parábola.

Movimiento bajo fuerza constante en mecánica relativista[editar]
En mecánica relativista no existe un equivalente exacto del movimiento uniformemente acelerado, ya que la aceleración depende de la velocidad y mantener una aceleración constante requeriría una fuerza progresivamente creciente. Además desde el punto de vista de la teoría de la relativdad especial no es realista suponer que pueda existir un cuerpo con aceleración constante indefinidamente ya que tras un tiempo suficientemente largo de aceleración uniforme el cuerpo acabaría teniendo una energía cinética infinita, lo cual no es realista. Para un cuerpo hipotético partiendo del reposo y sometido a la aceleración constante a, ese tiempo es igual a la c/a (c:velocidad de la luz). Existen dos casos interesantes de movimiento bajo fuerza constante:

Movimiento rectilíneo bajo fuerza constante, este movimiento se caracteriza por una aceleración progresivamente decreciente a medida que el móvil se aproxima más y más a la velocidad de la luz.
Movimiento bidiomensional bajo fuerza constante, este es un análogo relativista cercano al movimiento parabólico, sin embargo, la trayectoria nunca es exactamente una parábola, a diferencia de lo que sucede en mecánica clásica.
Movimiento bajo fuerza constante en mecánica cuántica[editar]
En mecánica cuántica no se puede hablar de trayectorias ya que la posición de la partícula no puede determinarse con precisión arbitraria, por lo que sólo existen análogos cuánticos imperfectos del movimiento rectilíneo clásico. El equivalente cuántico más simple de movimiento uniformemente acelerado es el de una partícula cuántica (no relativista y sin espín) en un campo de fuerzas conservativo en el que la energía potencial es una función lineal de la coordenada. En ese caso la ecuación de Schrödinger estacionaria es:

(*)-\frac{\hbar^2}{2m}\left( \frac{\part^2 \psi}{\part x^2} + \frac{\part^2 \psi}{\part y^2} +
\frac{\part^2 \psi}{\part z^2} \right)- xF \psi(x,y,z) = E\psi(x,y,z)

Donde:

\hbar\, es la constante de Planck racionalizada.
m\, es la masa de la partícula.
F\, es la fuerza que se ejerce sobre la partícula.
E\, es la energía de un estado estacionario del hamiltoniano cuántico.
Para ver si es posible encontrar soluciones particulares mediante el método de separación de variables se postula la forma:

\psi(x,y,z) = \psi_l(x)\psi_t(y,z)