Física

El movimiento rectilíneo

Publicado por Monica González

El movimiento rectilíneo (MR) es el movimiento más simple de la Naturaleza aunque muy difícil de observarlo u obtenerlo durante largos períodos de tiempos. ¿Cómo definirlo? Al ser un “movimiento”, estamos en un cuerpo que cambia de posición (desplaza) con respecto a otro cuerpo, llamado objeto de referencia.

¿Por qué rectilíneo? En nuestro caso, un movimiento es rectilíneo cuando un cuerpo tiene una trayectoria “recta”, es decir se mueve siempre con la misma dirección. Por ejemplo, si un cuerpo que se mueve horizontal o verticalmente como la trayectoria de una pelota dejada caer o de un ascensor.

MR1

MR2

En este movimiento, todas las magnitudes vectoriales tienen la misma dirección  (lo cual no significa que tengan el mismo sentido).

Sólo dos sentidos.- Dado que el movimiento tiene una dirección, solo son posibles dos sentidos. Si es vertical, hacia arriba o hacia abajo, si es la dirección horizontal Norte – Sur, hacia el Norte o hacia el Sur.

“Sentido” de los signos.- Para diferenciar ambos sentidos se les asigna un “signo”: “positivo” o “negativo”. ¿Esto significa que las magnitudes vectoriales se “transforman” en escalares? NO, se deben representar, tienen dirección y sentido; la diferencia (simplificación) está en que el módulo se escribe con un signo y que el mismo tiene un significado físico, nos habla del sentido de la magnitud.

¿”v” ó  |v|?.- A partir del movimiento rectilíneo, nos conviene diferenciar el símbolo del módulo:

  • |v|:Será nuestro símbolo de módulo, el mismo nos indica SÓLO la cantidad de la magnitud que estamos analizando y no tiene “signo”, por lo tanto, la medida siempre es positiva (está en valores absolutos). Por ejemplo: |v|=10m/s.
  • |v|Será nuestro símbolo cuando queramos escribir el módulo con el sentido del movimiento, por lo tanto, se escribe la medida y un “signo” que tiene significado físico. Unión del módulo y el sentido – signo le llamaremos “valor o medida”. Por ejemplo, cuando el valor de una velocidad de un cuerpo es: v=-10m/s significa que el módulo de la velocidad es de 10m/s y el cuerpo se mueve en sentido contrario al definido como positivo.

Significado físico del signo en las Posiciones.-

Veamos algunos ejemplos:

¿Cómo diferenciamos la posición a la izquierda del OBJETO de REFERENCIA de la posición a la derecha del mismo como se indica en la figura?

MR4

A una le damos un valor “positivo” y a otra “negativo”. ¿Cuál a cuál? Es arbitrario, puede ser positiva a la izquierda o a la derecha pero, en el mismo problema, NO se puede modificar. Por lo general, a la derecha, se le da el signo “positivo” y a la izquierda, el signo “negativo”, en este caso: r1>0 y r2<0.

¿Y en las otras magnitudes vectoriales?.-

Para las otras magnitudes vectoriales (desplazamiento, velocidad media, velocidad instantánea, variación de velocidad y aceleración media) el signo nos habla del sentido de las mismas, hacia donde indican (Hacia la izquierda o hacia la derecha sí el movimiento es horizontal). Por ejemplo, hacia la derecha puede ser “positiva” y hacia la izquierda ser “negativa”. En el caso de la figura: v>0 y Dr<0.

MR5

Es importante tener presente que la velocidad, el desplazamiento o la aceleración no “son” negativos sino que al darle este signo queremos hacer referencia al sentido de las mismas. En la figura, el desplazamiento “negativo” se traduce como el cuerpo se desplaza en el sentido contrario del elegido como positivo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme

Característica.- El MRU es el movimiento de un cuerpo con velocidad constante con respecto al tiempo que transcurre = MR5-1

¿Qué significa que la “velocidad es constante”? Dado que la velocidad es una magnitud vectorial esto significa que la dirección, el sentido y el módulo de la velocidad de un cuerpo no cambie. Es MR por la dirección y UNIFORME por el módulo y sentido (siempre el mismo valor y “signo”) =MR6

Es muy difícil que un cuerpo tenga velocidad constante por lo general se considera un pequeño tramo o un caso “ideal”.

Relación velocidad media e instantánea. Dado que la velocidad es constante (vectorialmente), la velocidad media e instantánea son iguales y pueden ser usadas como sinónimos (SÓLO en este TIPO de MOVIMIENTO). = MR7

Ecuaciones.- Las ecuaciones se simplifican.

  • Veamos que sucede con la velocidad media y la aceleración media:

MR8

  • Otra característica que distingue este movimiento es que el cuerpo, al transcurrir el tiempo, no acelera (o lo que es lo mismo, su aceleración es nula).

MR9

Gráficas.- Las gráficas correspondientes a este movimiento son las indicadas abajo (o variaciones de la misma). Veamos sus características:

  • Gráfica Velocidad en función del Tiempo = La gráfica de v(t) nos muestra una velocidad constante con respecto al tiempo donde el gráfico es paralelo al eje del tiempo, podría ser negativo en vez de positivo (como es en este caso). El área entre el gráfico y el eje del tiempo corresponde al desplazamiento(ver recuadro). La pendiente de esta gráfica es nula (vale cero) ¿A qué magnitud representa?

MR10

  • Gráfica Posición en función del Tiempo = La gráfica r(t) debe ser siempre una recta, es decir, corresponder a una función lineal. Justamente la pendiente de esta gráfica corresponde a la velocidad. Va a depender que la recta sea “hacia arriba” o “hacia abajo” para que la velocidad sea positiva (como en este caso) o negativa.

MR12

  • Gráfica Aceleración en función del Tiempo = Dado que la aceleración en el MRU vale cero, el gráfico coincide con el eje del tiempo.

MR13

El área de la gráfica v(t)

Si Ud. observa la gráfica v(t), el área de la misma es un rectángulo, como Ud. Recordará la misma se calcula: ÁRect = Base x Altura. En este caso: Base = Δt y Altura = Δv por lo tanto:

ÁRect = v.Δt=Δr [Desplazamiento]

Aclaración: El área NO ES el desplazamiento sino que el área de v(t) representa a la magnitud física “desplazamiento”.

Categorías: Conceptos Básicos, Dinámica clásica, Física Mecánica, Propiedades