ingenieria

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para comprender mejor la física.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO

Chelcie Liu pide a los estudiantes que consulten con sus compañeros vecinos
y predigan qué bola llegará primero al final de las pistas que tienen la misma
longitud.

E

n este capítulo aprenderemos las reglas del movimiento, que abarcan tres conceptos:rapidez, velocidad y aceleración. Sería bueno dominar estos conceptos, pero bastará que
te familiarices con ellos y puedas distinguirlos. En los siguientes capítulos te familiarizarás
más con ellos. Aquí sólo estudiaremos la forma más sencilla del movimiento: la que es a
lo largo de una trayectoria en línea recta, el movimiento rectilíneo.

El movimiento
es relativo

Todo se mueve. Hastalo que parece estar en reposo se mueve. Todo se mueve en relación con el Sol y las estrellas. Mientras estás leyendo este libro, te mueves a unos 107,000
kilómetros por hora en relación con el Sol. Y te mueves todavía más rápido con respecto al centro de nuestra galaxia. Cuando describimos el movimiento de algo, lo que describimos es el movimiento con relación a algo más. Si caminas por elpasillo de un autobús en movimiento, es probable que tu rapidez con respecto al piso del vehículo sea
bastante distinta de tu rapidez con respecto al camino. Cuando se dice que un auto alcanza una rapidez de 300 kilómetros por hora, queremos decir que es con respecto a la pista
de carreras. A menos que indiquemos otra cosa, al describir la rapidez de cosas de nuestro entorno lo haremos en relación conla superficie terrestre. El movimiento es relativo.

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Parte 1: Mecánica

Rapidez

La rapidez es una medida de qué tan rápido que se mueve algo, y se determina con unidades de distancia divididas entre unidades de tiempo. La rapidez se define como la distancia
recorrida en la unidad de tiempo.
Rapidez ϭ

FIGURA 3.1 Al sentarte en
una silla, tu rapidez es cero
con respecto ala Tierra, pero
30 km/s respecto al Sol.

TABLA 3.1 Rapideces aproximadas en distintas unidades
20 km/h ϭ 12 mi/h ϭ 6 m/s
40 km/h ϭ 25 mi/h ϭ 11 m/s
60 km/h ϭ 37 mi/h ϭ 17 m/s
65 km/h ϭ 40 mi/h ϭ 18 m/s
80 km/h ϭ 50 mi/h ϭ 22 m/s
88 km/h ϭ 55 mi/h ϭ 25 m/s
100 km/h ϭ 62 mi/h ϭ 28 m/s
120 km/h ϭ 75 mi/h ϭ 33 m/s

Cualquier combinación de unidades de distancia entre tiempo es legítimapara medir
la rapidez: para los vehículos de motor, o en grandes distancias se suelen usar las unidades
de kilómetros por hora (km/h) o millas por hora (mi/h, o mph). Para distancias más cortas
se usan con frecuencia las unidades de metros por segundo (m/s). El símbolo diagonal (/) se
lee por, y quiere decir “dividido entre”. En este libro usaremos principalmente metros por
segundo. La tabla3.1 muestra la comparación de rapideces, en distintas unidades.1

Rapidez instantánea
No siempre un automóvil se mueve con la misma rapidez. Puede recorrer una calle a
50 km/h, detenerse hasta 0 km/h en el alto del semáforo, y acelerar sólo hasta 30 km/h debido al tráfico. Puedes conocer en cada instante la rapidez del automóvil viendo el velocímetro. La rapidez en cualquier instante es larapidez instantánea. En general, cuando un
automóvil va a 50 km/h, sostiene esa velocidad durante menos de una hora. Si lo hiciera
durante toda una hora, recorrería 50 km. Si durara media hora a esa velocidad, recorrería
la mitad de esa distancia: 25 km. Si sólo durara 1 minuto, recorrería menos de 1 km.

Rapidez promedio
Cuando se planea hacer un viaje en auto, quien maneja desea conocer eltiempo de recorrido. Lo que considera es la rapidez promedio, o rapidez media en el viaje. La rapidez
promedio se define como sigue:
Rapidez promedio ϭ

distancia total recorrida
tiempo de recorrido

Se puede calcular la rapidez promedio con mucha facilidad. Por ejemplo, si recorremos 80 kilómetros de distancia en un tiempo de 1 hora, decimos que nuestra rapidez promedio fue
de 80 kilómetros...