Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Ecuaciones del Movimiento Rectilíneo Uniforme

Las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme son:

• x = x₀ + vt
• v = v₀ = cte
• a = 0

Donde:

• x, x₀: La posición del cuerpo en un instante dado (x) y en el instante inicial (x₀). Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro (m).
• v, v₀: La velocidad del cuerpo en un instante dado (v) y en el instante inicial (v₀). Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo (m/s).
• a: La aceleración del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo al cuadrado (m/s²).

Ejemplo

Matías sale de su casa en línea recta hasta la esquina que está a 5 m, recuerda que olvidó su tarea y regresa siguiendo una trayectoria inversa. El camino de ida fue completado en el mismo tiempo que el de regreso, siendo cada uno de 30 segundos, siguiendo una rapidez constante:

1. ¿Cuál fue la distancia recorrida? Suma de los dos trayectos 5 + 5 = 10 m.
2. ¿Cuál fue el desplazamiento total? Cero, ya que la posición final e inicial es la misma.
3. ¿Cuál fue la velocidad de ida? v = d_i / t_i = 5 m / 30 s = 0,167 m/s
4. ¿Cuál fue la velocidad de regreso? La misma que en ida pero negativa v_r = -0,167 m/s
5. ¿Cuál fue la velocidad en todo el recorrido? Nula porque el cociente entre desplazamiento y tiempo es cero (desplazamiento = 0).
6. ¿Cuál fue la rapidez con la que se movió? 10 m / 60 s = 0,167 m/s
7. ¿Cuál fue el tiempo transcurrido desde que salió de su casa hasta que volvió a por el cuaderno? Ida + vuelta = 60 segundos.

Atención:

1. Podemos identificar cada una de las expresiones anteriores con la expresión general del movimiento rectilíneo uniforme x = x₀ + vt.
2. El término independiente se corresponde con la posición inicial de cada movimiento x₀.
3. El término que acompaña a t corresponde con la velocidad del cuerpo según la expresión general.

Calor y Temperatura

Calor

El calor está definido como la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Sin embargo, en termodinámica, generalmente, el término calor significa simplemente transferencia de energía.

Transferencia de Calor

Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

Transmisión del Calor

La energía calórica o térmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección.

Conducción

La conducción es el fenómeno consistente en la propagación de calor entre dos cuerpos o partes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la agitación térmica de las moléculas, no existiendo un desplazamiento real de estas.

Convección

La convección es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo.

Radiación

La radiación es la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) fue definido, por primera vez, por Galileo en los siguientes términos: «Por movimiento igual o uniforme entiendo aquél en el que los espacios recorridos por un móvil en tiempos iguales, tómense como se tomen, resultan iguales entre sí», o, dicho de otro modo, es un movimiento de velocidad v constante.

Características del MRU

• Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.
• Velocidad constante; implica magnitud, sentido y dirección inalterables.
• La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración (aceleración = 0).

Concepto de Rapidez y de Velocidad

Muy fáciles de confundir, son usados a menudo como equivalentes para referirse a uno u otro.

Pero la rapidez (r) representa un valor numérico, una magnitud; por ejemplo, 30 km/h.

En cambio, la velocidad representa un vector que incluye un valor numérico (30 Km/h) y que además posee un sentido y una dirección.

Cuando hablemos de rapidez habrá dos elementos muy importantes que considerar: la distancia (d) y el tiempo (t), íntimamente relacionados.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) es un tipo de movimiento frecuente en la naturaleza. Una bola que rueda por un plano inclinado o una piedra que cae en el vacío desde lo alto de un edificio son cuerpos que se mueven ganando velocidad con el tiempo de un modo aproximadamente uniforme; es decir, con una aceleración constante. Este es el significado del movimiento uniformemente acelerado, el cual en tiempos iguales, adquiere iguales incrementos de rapidez.

En este movimiento la velocidad es variable, nunca permanece constante; lo que sí es constante es la aceleración.

Entenderemos como aceleración la variación de la velocidad con respecto al tiempo. Pudiendo ser este cambio en la magnitud (rapidez), en la dirección o en ambos.

Diferencias entre MRU y MRUA

• MRU: Trayectoria en línea recta, velocidad constante.
• MRUA: Línea recta, cambios de velocidad, aceleración constante.

Equilibrio Térmico

Al tener dos cuerpos a diferentes temperaturas en contacto, se transferirá el calor del de temperatura más elevada al de menor temperatura y así se igualan las temperaturas de ambos.

Ley de Fourier

Para que haya transmisión de calor de un cuerpo a otro se necesita que haya un medio sólido, en el que sus moléculas estén fijas, como madera, corchos, acero, plásticos, etc., a temperatura ambiente (que los mantenga en su estado sólido).

Dilatación

Proceso físico por el cual se producen cambios de volumen como resultado de cambios de temperatura. Es mayor en los líquidos que en los sólidos debido a la rigidez de sus moléculas. Se produce en los 3 estados, no todas las sustancias se dilatan. No todos los materiales sólidos se dilatan. Se dilatan los vidrios, metales, plásticos, madera, cartón, cemento.

Dilatación Lineal

Es el aumento de la longitud, si el cuerpo posee un largo superior al ancho. Ejemplo: una varilla o un alambre. Al someterla a fuerte calor sufrirá una dilatación lineal y cambiará su estado inicial, dependiendo del tipo de material y de la variación de temperatura.