Trayectoria, Intervalo de Tiempo, Distancia recorrida y velocidad media
Trayectoria
La trayectoria de un cuerpo está definida como el lugar geométrico de las sucesivas posiciones ocupadas por el cuerpo en el decorrer del tiempo, o sea, es el camino recorrido por el cuerpo en su movimiento en relación a un dado referencial.
Debemos observar que la trayectoria también es un concepto relativo, pues también depende del referencial.
Algunos ejemplos:
A ) Imaginemos un avión en movimiento horizontal, con velocidad constante, en un lugar donde los efectos del aire son despreciables. Imaginemos entonces que este avión suelta una bomba (así como se muestra en la figura)
- Para el referencial (un observador) en el avión, la trayectoria de la bomba será igual a un segmento de recta vertical.
- Para el referencial (un observador en el suelo terrestre), la trayectoria de la bomba será un arco de parábola.
Además de estos ejemplos, también podemos considerar el caso de un objeto en caída libre. Si lanzamos una piedra desde lo alto de un edificio, para un observador en el edificio, la trayectoria de la piedra será una línea recta hacia abajo. Sin embargo, para un observador en un avión que pasa por encima, la trayectoria de la piedra puede parecer una curva.
B) Para el referencial al pie de la montaña, las marcas de la nieve, corresponden a las trayectorias de los esquiadores.
En el caso de los esquiadores, la trayectoria también puede variar dependiendo del referencial. Para un observador en la cima de la montaña, la trayectoria de los esquiadores puede parecer una línea recta hacia abajo. Pero para un observador en un helicóptero que pasa por encima, la trayectoria de los esquiadores puede parecer una serie de curvas y zigzags.
C) El humo que está saliendo de los aviones caza muestra la trayectoria de cada aeronave para el referencial del fotógrafo (en el suelo).
Intervalo de Tiempo
El tiempo transcurrido entre el instante final y el instante inicial del movimiento es llamado intervalo de tiempo. El intervalo de tiempo está representado matemáticamente por Δt (leyéndose delta t) y por tanto, es igual al instante final (t) menos el instante inicial (t0).
Matemáticamente tenemos que
Es importante señalar que el intervalo de tiempo es una cantidad escalar, lo que significa que no tiene dirección ni orientación. Solo mide la magnitud del tiempo transcurrido, independientemente de la dirección o sentido del movimiento.
Distancia recorrida y velocidad media
Distancia Recorrida (D)
Para obtener la distancia efectivamente recorrida, debemos considerar los valores absolutos de todos los desplazamientos escalares efectuados durante el movimiento del cuerpo.
O sea:
velocidad media (vm)
La velocidad media es la magnitud física que mide la rapidez con que la posición de un móvil se modifica con el tiempo. Es importante recordar que la velocidad media es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud (rapidez) como dirección. La dirección de la velocidad media es la misma que la del desplazamiento total.
En términos matemáticos:
Como o intervalo de tempo (t) é sempre positivo, o sinal da velocidade escalar média tem o mesmo sinal do deslocamento (S), portanto:
Unidades de velocidad
a) En el Sistema Internacional de Medidas tenemos:
[Δs] = metro (m)
[Δt] = segundos (s)
[VM] = metros por segundo (m/s)
b) En las unidades utilizadas diariamente:
[Δs] = Kilómetro (km)
[Δt] = Hora (h)
[VM] = Kilómetro por hora (km/h)
En muchos ejercicios de física, debemos colocar las unidades involucradas en un mismo sistema de medidas, por ejemplo, pasando las de km/h para m/s o viceversa. Por ejemplo, la velocidad de 72 Km/h corresponde a cuantos m/s?
Si 1 Km = 1000 m y 1 hora = 3600 segundos, entonces:
Podemos generalizar el razonamiento para obtener la regla general:
Es fundamental recordar que la velocidad media es solo una medida aproximada de la velocidad de un objeto. En la realidad, la velocidad de un objeto puede variar considerablemente durante su movimiento. Por lo tanto, la velocidad media solo nos da una idea general de la rapidez del objeto, pero no nos proporciona detalles sobre las variaciones de velocidad que puede experimentar el objeto durante su movimiento.