Velocidad Instant Nea

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FÍSICAS
LABORATOTIO DE FÍSICA A

VELOCIDAD INSTANTÁNEA
OBJETIVOS


Determinar experimentalmente la velocidad instantánea de un móvil, en un
punto fijo de su trayectoria rectilínea con aceleración constante, a través de un
gráfico velocidad media versus intervalo de tiempo en una escala lineal.



Obtener experimentalmente la aceleración de un móvil que realiza unmovimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV).

MATERIALES
1.- Pista de aluminio (Riel para carros dinámicos).
2.- Final de carrera para riel.
3.- Pie ajustable para riel.
4.- Carrito de colisión.
5.- Valla serigrafiada con 5 patrones de sombra.
6.- Compuerta Infra Roja (IR) con soporte ajustable para riel.
7.- Temporizador digital con compuerta Infra Roja (IR).
8.- Indicador de ángulo conplomada.

FUNDAMENTO TEÓRICO
Se define al movimiento como el cambio de posición (desplazamiento) de un objeto, con
respecto a un sistema de referencia, al transcurrir el tiempo. En esta sección sólo
estudiaremos la forma más sencilla del movimiento: la que va a lo largo de una
trayectoria en línea recta, es decir, el movimiento rectilíneo.
Suponga que una piloto de autos de arrancones conduce su vehículopor una pista recta
(figura 1). Para estudiar su movimiento, necesitamos un sistema de coordenadas.
Elegimos que el eje x vaya a lo largo de la trayectoria recta del auto, con el origen O en
la línea de salida. También elegimos un punto en el auto, digamos su extremo delantero,
y representamos todo el vehículo con ese punto y lo tratamos como una partícula.

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Elegimos positivo hacia la derecha, y consideramos que cuando el vehículo sale del
punto de partida se activa un cronómetro.
Cuando el vehículo pasa por el punto P1 en el instante t1, su posición es x1; y al pasar
por el punto P2 en el instante t2, su posición es x2. Se define al desplazamiento de t1 a t2
como el vector que une los puntos P1 y P2 y se lo determina de lasiguiente manera:
∆x = (x2 − x1 ) ̂i
Se define a la velocidad media como una cantidad vectorial igual a el cambio de la
posición (desplazamiento), dividido entre el intervalo de tiempo:
v̅ =

∆x x2 − x1
̂i
=
∆t t 2 − t1

El vector velocidad media tiene la misma dirección que el vector desplazamiento. La
figura 2 es una gráfica de la posición del auto de arrancones en función del tiempo, es
decir, unagráfica x vs t. La curva de la figura no representa la trayectoria del auto; esta
es una línea recta, como se observa en la figura 1. Más bien, la gráfica es una forma de
representar visualmente como cambia la posición del auto con el tiempo. Los puntos pl
y p2 en la gráfica corresponden a los puntos P1 y P2 de la trayectoria del auto. La línea
p1p2 es la hipotenusa de un triángulo rectángulo concateto vertical ∆x = x2 − x1 y
∆𝑥
cateto horizontal ∆t = t 2 − t1. Así, la velocidad media del auto 𝑣̅ = ∆t es igual a la
pendiente de la línea p1p2, es decir, el cociente del cateto vertical ∆x y el cateto
horizontal ∆t.
La velocidad media depende solo del desplazamiento total ∆x = x2 − x1 que se da
durante el intervalo ∆t = t 2 − t1, no en los pormenores de lo que sucede dentro de ese
intervalo. Enel tiempo t1 una motocicleta podría haber rebasado al auto de arrancones
en el punto Pl de la figura 1, para después reventar el motor y bajar la velocidad,
pasando por P2 en el mismo instante t2 que el auto. Ambos vehículos tienen el mismo
desplazamiento en el mismo lapso, así que tienen la misma velocidad media. Sin
embargo no podemos asegurar nada acerca de sus velocidades en algún instantedentro
del intervalo.

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Se define velocidad instantánea a la velocidad de una partícula en cualquier instante
específico o punto específico de la trayectoria. Para determinar la velocidad instantánea
del auto de la figura 1 en el punto P1, movemos el segundo punto P2 cada vez más cerca
∆𝐱
del primer punto P1 y calculamos la velocidad media...