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Secundaria 6° · Física
La interacción · Cinemática

Movimiento rectilíneo uniforme

Te conviene dominar: La velocidad (3° de secundaria (primer ciclo))

Una guagua avanza por un tramo recto de la Autopista Duarte con el velocímetro clavado en el mismo valor, sin frenar ni acelerar. Si otro vehículo sale detrás de ella, más rápido, ¿cuándo y dónde la alcanzará? Este apartado es un repaso del modelo más sencillo de la cinemática, el MRU, base del movimiento en 2D que verás más adelante.

Qué es el MRU

Un patinador se desliza por una pista recta: recorre 5 m en el primer segundo, otros 5 m en el segundo y otros 5 m en el tercero. ¿Cómo describimos un movimiento que no cambia nunca de ritmo ni de dirección?

Una bola se mueve sobre una recta y pasa por las marcas de 0, 1, 2 y 3 segundos; los tramos d entre marcas son todos iguales. 0 s 1 s 2 s 3 s d d d la misma distancia en cada intervalo igual de tiempo

Usamos «rapidez» para el valor (escalar) y «velocidad» para el vector, que además tiene dirección y sentido.

Practica★☆☆Sin empezar
Un pasillo rodante de aeropuerto se mueve en línea recta y avanza siempre a la misma velocidad. a) ¿Qué tipo de movimiento describe? b) Indica las dos condiciones que…

Un pasillo rodante de aeropuerto se mueve en línea recta y avanza siempre a la misma velocidad.

  1. a) ¿Qué tipo de movimiento describe?
  2. b) Indica las dos condiciones que debe cumplir un movimiento para ser rectilíneo y uniforme.
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Practica★☆☆Sin empezar
Una cinta transportadora de equipaje avanza a $0.5\ \text{m/s}$. Si la cinta mide $30\ \text{m}$, ¿cuánto tiempo tarda una maleta en recorrerla de punta a punta?

Una cinta transportadora de equipaje avanza a $0.5\ \text{m/s}$. Si la cinta mide $30\ \text{m}$, ¿cuánto tiempo tarda una maleta en recorrerla de punta a punta?

Resolver

La ecuación de posición

¿Por qué es así? Si en cada segundo avanzas $v$ metros, en $t$ segundos avanzas $v \times t$ metros, que se suman a donde ya estabas. Como la distancia recorrida es proporcional al tiempo, la gráfica $x$-$t$ es una recta.

Mueve los valores de $x_0$ y $v$: la ordenada en el origen de la recta es $x_0$ y su pendiente es $v$.

Cuando el móvil sale del origen ($x_0 = 0$) y no cambia de sentido, la posición coincide con la distancia recorrida.

Practica★☆☆Sin empezar
Un peatón se mueve con MRU según la ecuación $x = x_0 + v \times t$, con $x_0 = 10\ \text{m}$ y $v = 2\ \text{m/s}$. Calcula su posición cuando $t = 5\ \text{s}$.

Un peatón se mueve con MRU según la ecuación $x = x_0 + v \times t$, con $x_0 = 10\ \text{m}$ y $v = 2\ \text{m/s}$. Calcula su posición cuando $t = 5\ \text{s}$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
La posición de un ciclista viene dada, en unidades del Sistema Internacional, por la ecuación $x = 5 + 3 \times t$. a) ¿Cuál es su posición inicial $x_0$ y su velocidad…

La posición de un ciclista viene dada, en unidades del Sistema Internacional, por la ecuación $x = 5 + 3 \times t$.

  1. a) ¿Cuál es su posición inicial $x_0$ y su velocidad $v$?
  2. b) Calcula su posición cuando $t = 10\ \text{s}$.
Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
La posición de una patineta, en unidades del Sistema Internacional, es $x = 50 - 4 \times t$. a) Explica qué significa el signo menos de la velocidad: ¿se aleja o se…

La posición de una patineta, en unidades del Sistema Internacional, es $x = 50 - 4 \times t$.

  1. a) Explica qué significa el signo menos de la velocidad: ¿se aleja o se acerca al origen?
  2. b) Calcula su posición cuando $t = 5\ \text{s}$.
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Practica★☆☆Sin empezar
Un ciclista sale del origen y pedalea con velocidad constante de $6\ \text{m/s}$ en línea recta. a) ¿Cuál es su posición a los $20\ \text{s}$? b) ¿Qué distancia ha…

Un ciclista sale del origen y pedalea con velocidad constante de $6\ \text{m/s}$ en línea recta.

  1. a) ¿Cuál es su posición a los $20\ \text{s}$?
  2. b) ¿Qué distancia ha recorrido en ese tiempo? Explica por qué coincide con su posición.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
La posición de un ciclista, en unidades del Sistema Internacional, es $x = 20 + 5 \times t$. a) ¿Cuál es su posición cuando $t = 6\ \text{s}$? b) ¿En qué instante pasa…

La posición de un ciclista, en unidades del Sistema Internacional, es $x = 20 + 5 \times t$.

  1. a) ¿Cuál es su posición cuando $t = 6\ \text{s}$?
  2. b) ¿En qué instante pasa por la posición $x = 120\ \text{m}$?
Resolver

Despejar el tiempo y la distancia

Muchos problemas piden el tiempo o la distancia. Con $x_0 = 0$ la ecuación se reduce a $d = v \times t$, y de ahí:

$$t = \frac{d}{v} \qquad\qquad d = v \times t$$

Si el móvil no parte del origen, se despeja $t$ de $x = x_0 + v \times t$: $t = \dfrac{x - x_0}{v}$.

Practica★☆☆Sin empezar
Un carro circula por autopista a velocidad constante de $90\ \text{km/h}$. ¿Qué distancia recorre en $3\ \text{h}$?

Un carro circula por autopista a velocidad constante de $90\ \text{km/h}$. ¿Qué distancia recorre en $3\ \text{h}$?

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un carro de juguete se mueve según la ecuación $x = 200 - 10 \times t$, en unidades del Sistema Internacional. a) ¿En qué instante llega al origen? b) ¿Cuál es su…

Un carro de juguete se mueve según la ecuación $x = 200 - 10 \times t$, en unidades del Sistema Internacional.

  1. a) ¿En qué instante llega al origen?
  2. b) ¿Cuál es su posición cuando $t = 12\ \text{s}$?
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Sales de casa caminando a $1.5\ \text{m/s}$ hacia la parada de la guagua, que está a $450\ \text{m}$. a) ¿Cuántos segundos tardas en llegar? b) Expresa el resultado en…

Sales de casa caminando a $1.5\ \text{m/s}$ hacia la parada de la guagua, que está a $450\ \text{m}$.

  1. a) ¿Cuántos segundos tardas en llegar?
  2. b) Expresa el resultado en minutos.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Gritas frente a una pared vertical que está a $170\ \text{m}$ y oyes el eco. El sonido viaja por el aire a $340\ \text{m/s}$. La situación se muestra en la figura. a)…

Gritas frente a una pared vertical que está a $170\ \text{m}$ y oyes el eco. El sonido viaja por el aire a $340\ \text{m/s}$. La situación se muestra en la figura.

pared ida: 340 m/s vuelta: 340 m/s 170 m d = ?
  1. a) ¿Qué distancia recorre el sonido desde que gritas hasta que oyes el eco? Ten en cuenta que va y vuelve.
  2. b) ¿Cuánto tiempo tarda en llegarte el eco?
Resolver

Velocidad media y cambio de unidades

En la carretera la velocidad se da en km/h, pero en las ecuaciones del Sistema Internacional necesitamos m/s.

Conversión de velocidades: 108 km/h equivalen a 30 m/s; de km/h a m/s se divide entre 3.6 y de m/s a km/h se multiplica por 3.6. 108 km/h 30 m/s ÷ 3.6 × 3.6
Practica★★☆Sin empezar
Un corredor mantiene una velocidad constante de $18\ \text{km/h}$. a) Expresa su velocidad en $\text{m/s}$. b) ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer $200\ \text{m}$?

Un corredor mantiene una velocidad constante de $18\ \text{km/h}$.

  1. a) Expresa su velocidad en $\text{m/s}$.
  2. b) ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer $200\ \text{m}$?
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un tren pasa por una estación sin pararse, a $108\ \text{km/h}$, y mantiene esa velocidad. Tomamos la estación como origen. a) Expresa la velocidad en $\text{m/s}$. b)…

Un tren pasa por una estación sin pararse, a $108\ \text{km/h}$, y mantiene esa velocidad. Tomamos la estación como origen.

  1. a) Expresa la velocidad en $\text{m/s}$.
  2. b) Escribe la ecuación de su posición.
  3. c) Calcula su posición a los $45\ \text{s}$ de pasar por la estación.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
La luz viaja en el vacío a $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$ y la distancia media del Sol a la Tierra es de $1.5 \times 10^{11}\ \text{m}$. El esquema se muestra en la…

La luz viaja en el vacío a $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$ y la distancia media del Sol a la Tierra es de $1.5 \times 10^{11}\ \text{m}$. El esquema se muestra en la figura.

Sol Tierra c = 300 000 000 m/s d = 150 000 000 000 m t = ?
  1. a) Calcula el tiempo que tarda la luz del Sol en llegarnos, en segundos.
  2. b) Exprésalo en minutos, con un decimal.
Resolver

Comparar dos movimientos en una gráfica

Dos ciclistas ruedan por una carretera recta a la misma velocidad, pero uno sale con dos kilómetros de ventaja. ¿Cómo se ve eso en una gráfica de posición contra tiempo? Para más detalle sobre gráficas, mira CINE-GRAF.

Gráfica posición-tiempo con dos rectas paralelas, x1 y x2, que representan dos móviles con la misma velocidad y separación constante. t x 0 x₁ x₂ misma pendiente: misma velocidad distancia constante entre ambas
Practica★☆☆Sin empezar
Dos corredores describen su movimiento, en unidades del Sistema Internacional, con las ecuaciones $x = 8 + 2 \times t$ y $x = 8 + 5 \times t$. Las gráficas $x$-$t$ de…

Dos corredores describen su movimiento, en unidades del Sistema Internacional, con las ecuaciones $x = 8 + 2 \times t$ y $x = 8 + 5 \times t$. Las gráficas $x$-$t$ de ambos se muestran en la figura.

t (s) x (m) 8 4 x = 8 + 2·t x = 8 + 5·t
  1. a) ¿Qué tienen en común los dos movimientos y en qué se diferencian?
  2. b) Calcula la posición de cada uno cuando $t = 4\ \text{s}$.
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Por un carril bici recto circulan, en el mismo sentido, dos personas: A con $x_A = 5 \times t$ y B con $x_B = 60 + 2 \times t$, en unidades del Sistema Internacional. La…

Por un carril bici recto circulan, en el mismo sentido, dos personas: A con $x_A = 5 \times t$ y B con $x_B = 60 + 2 \times t$, en unidades del Sistema Internacional. La situación inicial se muestra en la figura.

x (m) 0 A 5 m/s B 2 m/s 60 m
  1. a) Calcula la posición de cada una cuando $t = 8\ \text{s}$.
  2. b) ¿Qué distancia las separa en ese instante?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Dos móviles describen su movimiento, en unidades del Sistema Internacional, con las ecuaciones $x_A = 3 + 5 \times t$ y $x_B = 10 + 5 \times t$. Las gráficas $x$-$t$ de…

Dos móviles describen su movimiento, en unidades del Sistema Internacional, con las ecuaciones $x_A = 3 + 5 \times t$ y $x_B = 10 + 5 \times t$. Las gráficas $x$-$t$ de ambos se muestran en la figura.

t (s) x (m) 3 10 4 x = 3 + 5·t x = 10 + 5·t
  1. a) Intenta calcular el instante en que se encontrarían igualando las dos ecuaciones y explica qué ocurre.
  2. b) ¿Qué distancia los separa en cualquier instante? Demuéstralo calculando sus posiciones en dos instantes distintos.
  3. c) Enuncia la condición que deben cumplir las velocidades de dos móviles con MRU para que lleguen a encontrarse.
Resolver

Encuentros y alcances entre dos móviles

Dos trenes salen a la vez de dos estaciones separadas 200 km y van uno hacia el otro. ¿En qué punto y cuánto tiempo después se cruzan?

Dos móviles, A y B, parten de los extremos de una recta y avanzan uno hacia el otro hasta coincidir en el punto de encuentro. A B encuentro se cumple xA = xB en el mismo instante
Practica★★★Sin empezar
Dos ciudades están unidas por una vía férrea recta de $300\ \text{km}$. Un tren sale de la ciudad A hacia la B a $90\ \text{km/h}$ y, al mismo tiempo, otro sale de la…

Dos ciudades están unidas por una vía férrea recta de $300\ \text{km}$. Un tren sale de la ciudad A hacia la B a $90\ \text{km/h}$ y, al mismo tiempo, otro sale de la ciudad B hacia la A a $60\ \text{km/h}$. La situación se muestra en la figura.

A B 90 km/h 60 km/h 300 km ?
  1. a) ¿Cuántos kilómetros se acercan entre sí cada hora?
  2. b) ¿Cuánto tiempo tardan en cruzarse?
  3. c) ¿A qué distancia de la ciudad A se cruzan?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un ciclista sale de un punto a $6\ \text{m/s}$. Diez segundos después sale del mismo punto y en su mismo sentido una patineta a $10\ \text{m/s}$. a) Escribe la ecuación…

Un ciclista sale de un punto a $6\ \text{m/s}$. Diez segundos después sale del mismo punto y en su mismo sentido una patineta a $10\ \text{m/s}$.

  1. a) Escribe la ecuación de posición de cada móvil tomando $t = 0$ en la salida de la patineta. Recuerda que, cuando la patineta sale, el ciclista ya lleva $10\ \text{s}$ de ventaja.
  2. b) ¿Cuánto tiempo tarda la patineta en alcanzar al ciclista?
  3. c) ¿A qué distancia del punto de salida lo consigue?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Ana sale de su casa andando a $4\ \text{m/s}$. Veinte segundos después sale Bruno de la misma casa, en la misma dirección, corriendo a $6\ \text{m/s}$. La situación en…

Ana sale de su casa andando a $4\ \text{m/s}$. Veinte segundos después sale Bruno de la misma casa, en la misma dirección, corriendo a $6\ \text{m/s}$. La situación en el instante en que sale Bruno se muestra en la figura.

casa Bruno 6 m/s Ana 4 m/s sale con 20 s de ventaja ?
  1. a) Escribe las ecuaciones de posición de ambos contando el tiempo desde que sale Bruno.
  2. b) Calcula el tiempo que tarda Bruno en alcanzar a Ana.
  3. c) ¿A qué distancia de casa se produce el alcance?
  4. d) Comprueba quién va por delante $10\ \text{s}$ después de la salida de Bruno y explica el resultado.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Dos móviles se mueven sobre la misma recta con ecuaciones, en unidades del Sistema Internacional, $x_A = 5 \times t$ y $x_B = 90 - 4 \times t$. a) ¿A qué distancia se…

Dos móviles se mueven sobre la misma recta con ecuaciones, en unidades del Sistema Internacional, $x_A = 5 \times t$ y $x_B = 90 - 4 \times t$.

  1. a) ¿A qué distancia se encuentran inicialmente? ¿Se acercan o se alejan? Justifícalo a partir de los signos de las velocidades.
  2. b) Calcula el instante en que se cruzan.
  3. c) ¿En qué posición lo hacen?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un camión sale de una ciudad por una autopista recta a $72\ \text{km/h}$. Media hora después sale del mismo punto un carro a $108\ \text{km/h}$, en el mismo sentido. a)…

Un camión sale de una ciudad por una autopista recta a $72\ \text{km/h}$. Media hora después sale del mismo punto un carro a $108\ \text{km/h}$, en el mismo sentido.

  1. a) Expresa ambas velocidades en $\text{m/s}$.
  2. b) Escribe las ecuaciones de posición de los dos vehículos contando el tiempo desde que sale el carro.
  3. c) Calcula el tiempo que tarda el carro en alcanzar al camión, expresado en horas.
  4. d) ¿A qué distancia de la ciudad se produce el alcance, en kilómetros?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
En una recta de pruebas, una motocicleta sale del origen a $25\ \text{m/s}$ al mismo tiempo que un carro situado $500\ \text{m}$ por delante arranca y circula a…

En una recta de pruebas, una motocicleta sale del origen a $25\ \text{m/s}$ al mismo tiempo que un carro situado $500\ \text{m}$ por delante arranca y circula a $15\ \text{m/s}$ en el mismo sentido. La situación inicial se muestra en la figura.

x (m) 0 moto 25 m/s carro 15 m/s 500 m ?
  1. a) Escribe las ecuaciones de posición de ambos vehículos.
  2. b) Calcula el instante en que la motocicleta alcanza al carro.
  3. c) ¿En qué posición se produce el alcance? Comprueba el resultado sustituyendo el tiempo en las dos ecuaciones.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Dos atletas entrenan en una recta con ecuaciones, en unidades del Sistema Internacional, $x_A = 2 + 4 \times t$ y $x_B = 10 + 2 \times t$. a) ¿Cuál de los dos parte más…

Dos atletas entrenan en una recta con ecuaciones, en unidades del Sistema Internacional, $x_A = 2 + 4 \times t$ y $x_B = 10 + 2 \times t$.

  1. a) ¿Cuál de los dos parte más adelantado y con cuántos metros de ventaja?
  2. b) Calcula el instante y la posición del alcance.
  3. c) Determina la posición de cada uno cuando $t = 10\ \text{s}$ y la distancia que los separa.
  4. d) Explica, a partir de las velocidades, por qué el que salía por detrás acaba imponiéndose.
Resolver

Vuelve al principio: para saber cuándo y dónde alcanza el vehículo rápido a la guagua, escribes la ecuación de posición de cada uno, las igualas y despejas $t$.

Resumen

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