Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U)

Ahora aprenderemos todo sobre el movimiento rectilíneo uniforme, uno de los tipos de movimiento más simples que se estudia en física; veremos de qué se trata, cuales son sus características así como las ecuaciones que se aplican en su análisis, además aprenderemos casos especiales como son el tiempo de alcance y encuentro entre dos cuerpos en movimiento rectilíneo uniforme.

Qué es el Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U)

El movimiento rectilíneo uniforme es un tipo de movimiento en la que el cuerpo en movimiento se mueve a velocidad constante en el tiempo, es decir, el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales, es por ello que su denominación indica movimiento uniforme; por otro lado, la trayectoria que sigue es una línea recta, de ahí su nombre rectilíneo.

Un ejemplo de movimiento rectilíneo uniforme M.R.U seria un ciclista que se mueve en línea recta sobre su carril; o un automóvil en una carretera recta, evidentemente la velocidad tendrá que ser controlada para que pueda mantenerse constante. Por ejemplo el ciclista puede controlar mediante los pedales y el conductor mediante el acelerador, ahora, las fuerzas que actúan no son objeto de estudio de la cinemática, sino de la dinámica, así que por ahora nos limitaremos a estudiar exclusivamente el movimiento, no sus causas, y como mencionamos en anteriores ocasiones, para nuestro propósito, los cuerpos en movimiento serán representados por un punto.

Características del M.R.U

  • La velocidad es constante en el tiempo, así como la velocidad instantánea y media; en cada unidad de tiempo que transcurre, el móvil se traslada una distancia fija.
  • La aceleración es cero, entre el punto donde se inicia el movimiento y el punto donde finaliza, la velocidad no aumenta ni disminuye.
  • Se dice que la longitud recorrida por un móvil es proporcional al tiempo que pasa, es decir, a mayor tiempo, mayor espacio recorrido y a menor tiempo, menor espacio recorrido.
  • La trayectoria recorrida siempre es en forma de línea recta.

Ecuaciones del M.R.U

La ecuación que se cumplen en el movimiento rectilíneo uniforme, tienen que ver con el espacio (E) que recorre el móvil, el tiempo (T) en que la hizo y la velocidad que empleo para recorrer dicha espacio.

Como ya mencionamos, el M.R.U es un tipo de movimiento bastante sencillo, la ecuación por la que se rige esta dada por E=VT, significa que el espacio recorrido es igual al producto de la velocidad por el tiempo.

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e = v.t

En la resolución de ejercicios, es posible que se pida hallar algún de los datos como el tiempo o la velocidad, estas podemos despejarla de la ecuación mencionada, por ejemplo la velocidad: V=e/t o el tiempo: e/v

Unidades de medida

  • Las unidades del espacio recorrido en el sistema internacional, será el metro (m). Sin embargo puede estar expresado en pulgadas, pies, kilómetros, etc.
  • La velocidad en el sistema internacional tiene como unidad de medida al metro por segundo (m/s), pero también puede estar expresada en kilómetros por hora, pies por minuto, etc.
  • El tiempo en el sistema internacional tiene como unidad al segundo (s), pero puede estar expresado también en minutos, horas, etc.

Velocidad relativa

La velocidad relativa es aquella percibida por un determinado observador, como su nombre indica, la velocidad es relativa, es decir, depende de quien y de donde observa el movimiento de un cuerpo, para entender mejor lo que es la velocidad relativa, hagamos de cuenta los siguientes casos:

  • El primer caso se trata de un observador que va sentado en el asiento de un bus en movimiento, la velocidad del bus respecto a dicho observador será cero, es como si para él, el bus no se moviera pues dicho bus no cambia de posición respecto al observador que va dentro de ella.
  • Sin embargo, para otro observador que está sentado en la banca de un paradero, el bus posee una velocidad, pues dicho bus cambia de posición respecto al observador del paradero, ya sea acercándose o alejándose.
  • Ahora imagina que otro observador va sentado en un coche en marcha, va por la misma avenida que el bus, evidentemente ambos se mueven, supongamos que ambos se mueven en la misma dirección y el bus va por delante de dicho coche. En este caso, la velocidad del bus percibida por el observador dentro del coche será diferente que para alguien que va dentro del bus o alguien que está estático en un paradero.

Lo que quiero que entiendas es que la velocidad es relativa, depende de la posición del observador en el tiempo; el bus no se mueve para quien está dentro, para alguien en el paradero el bus se mueve bastante rápido y para alguien en un coche, el bus quizá se mueve más lento.

Ahora que conocimos y entendimos lo que es la velocidad relativa, ahora nos toca analizar los tiempos de alcance y encuentro entre partículas en movimiento, veamos.

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Tiempo de alcance entre dos móviles

El tiempo de alcance hace referencia al tiempo que emplea un cuerpo en movimiento para alcanzar la misma posición de otro que va por delante de ella. Para que un móvil pueda alcanzar a otro, se supone que debe ir a mayor velocidad, pues evidentemente, si ocurre lo contrario, es decir va a menor velocidad que el que lo adelanta, nunca llegará a alcanzar.

Para fines prácticos, imagina que tenemos dos partículas A y B en movimiento, pueden ser cualquier objeto en movimiento, por ejemplo coches; ambos se mueven en línea recta y con velocidad uniforme cada una, el móvil B con velocidad VB se desplaza por delante y el móvil A cuya velocidad es VA tiene que alcanzarlo, por ende posee mayor velocidad (VA>VB).

Para nuestro propósito, los coches describen un movimiento rectilíneo uniforme, por ende cada uno de ellos cumple con la ecuación de movimiento del M.R.U, independientemente del otro.

Si recurrimos a la definición de velocidad relativa, podemos notar que el observador del coche A, notará que se acerca al coche B a una velocidad de (VA – VB); D es la distancia que los separa justo en el momento en que se desea calcular el tiempo de alcance, es decir al inicio, dicha distancia tenderá a disminuir conforme pasa el tiempo hasta hacerse cero, por lo tanto el tiempo en que alcanza será la Distancia de separación dividida entre la diferencia de velocidades.

Si quieres entender de otra manera, te explico; lo que hacemos es hacer el que el coche B se detenga, es decir con velocidad cero, para ello restaremos una “cantidad” de velocidad VB a cada coche, de tal manera que el coche B quede con movimiento cero y el coche A con velocidad (VA-VB), a partir de ahí empieza la cuenta regresiva; entonces podremos aplicar la ecuación para el coche A con su nueva velocidad como dato.

Fórmula del tiempo de alcance

Otra forma de demostrar la fórmula del tiempo de alcance entre dos móviles es asumiendo que el coche A y B coincidirán en algún punto más adelante, supongamos que al principio están separados una distancia D y lograrán alcanzarse en otra distancia X. Luego se supone que el tiempo que transcurre es igual para ambos, y el tiempo en el que A logre alcanzar a B es el tiempo de alcance, además es el mismo tiempo que emplearon A y B para llegar a dicho punto de alcance, es decir el tiempo de alcance es el mismo que el tiempo empleado por A y B, es obvio ¿Verdad? pues si, veamos el desarrollo gráficamente.

Ejemplo aplicativo del tiempo de alcance

Ahora veremos un ejercicio en el cual aplicaremos lo aprendido, se trata de dos móviles que se trasladan a velocidades de 3m/s y 5m/s respectivamente, obviamente, el móvil que se mueve por delante posee menor velocidad que el que trata de alcanzarlo; la ditancia que los separa son 900 metros, y nos piden calcular el tiempo de alcance.

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Haciendo uso de la formula del tiempo de alcance conocida y explicada anteriormente, tenemos que:

  • Tenc=(D/Va-Vb)
  • Tenc=900/5-3
  • Tenc=900/2
  • Tenc=450 s

Esto significa que los móviles se encontraran en 450 segundos; ahora, si queremos calcular la distancia en la que se alcanzaron, es tan simple como multiplicar la velocidad de cualquiera de ellos por el tiempo transcurrido, es decir por 450 s, de esa manera podemos hallar la distancia recorrida por cada una de ellas.

Tiempo de encuentro de dos móviles

El tiempo de encuentro entre dos partículas A y B en movimiento es el tiempo empleado por ambas para que se encuentren en la misma posición, para ello, los móviles están separados una distancia D y deben moverse en sentidos opuestos, además para nuestro propósito, el movimiento es rectilíneo y uniforme.

El tiempo de encuentro está dada por el cociente de la distancia de separación entre la suma de velocidades de las partículas.

La velocidad del sonido

El sonido es un fenómeno físico producido por la vibración de cuerpos u objetos, frecuentemente se menciona en los problemas y ejercicios propuesto para este tema y se considera para dicho propósito, se considera que el sonido viaja por un medio de cualquier material, ya sea sólido, líquido o gaseoso.

Material Velocidad de sonido
Vacío 0 m/s
Aire 340 m/s
Agua dulce 1435 m/s
Madera 3700 m/s
Hormigón 4000 m/s
Acero 6100 m/s

Como puedes notar, la velocidad del sonido es mayor cuando viaja mediante materiales con mayor densidad, en el vacío es cero porque no existe ningún material, por ende la densidad no existe.

Por otra parte, también cabe mencionar que la densidad de un material puede ser afectada en mayor o menor medida por la temperatura en la que se encuentra, pues bien se sabe que generalmente a mayor temperatura la densidad disminuye y a menor temperatura la densidad aumenta.

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