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Math 8 · Ciencias
La interacción · La cinemática

Movimiento a velocidad constante en línea recta

Te conviene dominar: El movimiento rectilíneo uniforme (Ciencias de 6.º grado (middle school))

Un tren de carga avanza por una vía recta en las llanuras de Kansas sin cambiar de velocidad. Una cinta transportadora de equipajes en el aeropuerto de Houston. Un ascensor que sube siempre igual. Todos comparten algo: se mueven en línea recta y sin acelerar ni frenar. Ese movimiento tiene nombre propio y una ecuación muy sencilla.

Qué es el movimiento a velocidad constante

Una maleta en la cinta transportadora de un aeropuerto avanza sin desviarse y tarda exactamente el mismo tiempo en recorrer cada metro de cinta. ¿Cómo describimos matemáticamente un movimiento que no frena, no acelera ni se desvía?

Animación de un móvil a velocidad constante: un punto naranja avanza con velocidad constante por la primera recta y, cada segundo, deja una marca en la fila correspondiente (1 s, 2 s, 3 s). Las marcas quedan separadas por distancias idénticas. la misma distancia cada segundo 0 s 1 s 2 s 3 s
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Explica qué significan las siglas MRU y describe dos ejemplos de movimientos reales que, al menos durante un rato, se puedan considerar un MRU.

Explica qué significan las siglas MRU y describe dos ejemplos de movimientos reales que, al menos durante un rato, se puedan considerar un MRU.

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La ecuación de posición

Si un ciclista rueda a $6\ \text{m/s}$, a los $2\ \text{s}$ habrá avanzado $12\ \text{m}$ y a los $5\ \text{s}$, $30\ \text{m}$, pero su posición en la carretera dependerá de dónde empezó a contar el cronómetro. ¿Cómo podemos predecir con una sola fórmula dónde estará en cualquier instante si no salió del origen?

Mueve los deslizadores de la posición inicial $x_0$ y de la velocidad $v$: la recta de la gráfica $x(t)$ y la ecuación de arriba se actualizan con tus valores.

Practica★☆☆Sin empezar
Una caminante parte de la posición $x_0 = 10\ \text{m}$ y avanza en línea recta a $2\ \text{m/s}$, como se muestra en la figura. Usando la ecuación…

Una caminante parte de la posición $x_0 = 10\ \text{m}$ y avanza en línea recta a $2\ \text{m/s}$, como se muestra en la figura.

x (m) 0 5 10 15 20 25 30 x₀ = 10 m v = 2 m/s x(5 s) = ?

Usando la ecuación $x = x_0 + v\times t$, calcula su posición a los $5\ \text{s}$.

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Un corredor sale del origen ($x_0 = 0\ \text{m}$) y corre con velocidad constante de $4\ \text{m/s}$. ¿En qué posición se encuentra a los $10\ \text{s}$?

Un corredor sale del origen ($x_0 = 0\ \text{m}$) y corre con velocidad constante de $4\ \text{m/s}$. ¿En qué posición se encuentra a los $10\ \text{s}$?

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Practica★☆☆Sin empezar
La posición de un tren viene dada por la ecuación $x = 20 + 5\times t$, en unidades del Sistema Internacional. ¿Desde qué posición parte? ¿Con qué velocidad se mueve?…

La posición de un tren viene dada por la ecuación $x = 20 + 5\times t$, en unidades del Sistema Internacional. ¿Desde qué posición parte? ¿Con qué velocidad se mueve? ¿Dónde estará en el instante $t = 10\ \text{s}$?

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Calcular la velocidad y el tiempo

La ecuación $x = x_0 + v \cdot t$ tiene tres datos que pueden faltar. ¿Cómo sacas la velocidad si solo conoces dos posiciones, o el tiempo si sabes a dónde llega?

Practica★☆☆Sin empezar
Un robot aspiradora avanza en línea recta a $0.5\ \text{m/s}$. ¿Cuánto tarda en recorrer los $6\ \text{m}$ del pasillo?

Un robot aspiradora avanza en línea recta a $0.5\ \text{m/s}$. ¿Cuánto tarda en recorrer los $6\ \text{m}$ del pasillo?

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Practica★★☆Sin empezar
Un senderista parte de la posición $x_0 = 20\ \text{m}$ y camina a $4\ \text{m/s}$. ¿Cuánto tarda en llegar a la posición $x = 100\ \text{m}$?

Un senderista parte de la posición $x_0 = 20\ \text{m}$ y camina a $4\ \text{m/s}$. ¿Cuánto tarda en llegar a la posición $x = 100\ \text{m}$?

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un tren con MRU está en la posición $14\ \text{m}$ cuando $t = 2\ \text{s}$ y en la posición $30\ \text{m}$ cuando $t = 6\ \text{s}$. a) Calcula su velocidad. b) ¿Cuál…

Un tren con MRU está en la posición $14\ \text{m}$ cuando $t = 2\ \text{s}$ y en la posición $30\ \text{m}$ cuando $t = 6\ \text{s}$.

  1. a) Calcula su velocidad.
  2. b) ¿Cuál era su posición inicial, en $t = 0\ \text{s}$?
  3. c) Escribe su ecuación de la posición.
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Cambiar de unidades

En la autopista ves un letrero de 65 mph, pero en ciencias medimos en m/s. ¿Cómo pasas de una unidad a otra sin equivocarte?

Practica★★☆Sin empezar
Un autobús sale de la marca del kilómetro $50$ de una autopista recta y circula a $80\ \text{km/h}$. a) ¿En qué marca de kilómetro se encuentra al cabo de…

Un autobús sale de la marca del kilómetro $50$ de una autopista recta y circula a $80\ \text{km/h}$.

  1. a) ¿En qué marca de kilómetro se encuentra al cabo de $1.5\ \text{h}$?
  2. b) ¿Qué distancia ha recorrido?
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Practica★★☆Sin empezar
Un ciclista va a $72\ \text{km/h}$ por una carretera recta. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$ y calcula en qué posición estará a los $30\ \text{s}$ si partió del…

Un ciclista va a $72\ \text{km/h}$ por una carretera recta. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$ y calcula en qué posición estará a los $30\ \text{s}$ si partió del origen.

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Practica★★☆Sin empezar
Un barco recorre un canal recto a $18\ \text{km/h}$. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$ y calcula cuántos metros avanza en $5\ \text{min}$.

Un barco recorre un canal recto a $18\ \text{km/h}$. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$ y calcula cuántos metros avanza en $5\ \text{min}$.

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Distancia, desplazamiento y velocidad negativa

Eje de posición x en metros con un dron en x₀ = 100 m que se mueve hacia el origen con velocidad negativa v = −4 m/s, representada por una flecha hacia la izquierda. 0 20 40 60 80 100 v = −4 m/s origen x₀ = 100 m x (m) v negativa: se mueve hacia el origen
Practica★☆☆Sin empezar
Un carrito de juguete con MRU pasa por la posición $5\ \text{m}$ en el instante $t = 0\ \text{s}$ y por la posición $45\ \text{m}$ en $t = 10\ \text{s}$. ¿Cuál es su…

Un carrito de juguete con MRU pasa por la posición $5\ \text{m}$ en el instante $t = 0\ \text{s}$ y por la posición $45\ \text{m}$ en $t = 10\ \text{s}$. ¿Cuál es su velocidad?

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Practica★☆☆Sin empezar
Un ciclista parte del kilómetro $12$ de un sendero para bicicletas y pedalea hasta el kilómetro $32$, como se muestra en la figura. ¿Cuál es su posición final? ¿Qué…

Un ciclista parte del kilómetro $12$ de un sendero para bicicletas y pedalea hasta el kilómetro $32$, como se muestra en la figura.

km 10 km 14 km 18 km 22 km 26 km 30 km 34 sale: km 12 llega: km 32 distancia = ?

¿Cuál es su posición final? ¿Qué distancia ha recorrido? Explica la diferencia entre ambos conceptos.

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Practica★★☆Sin empezar
Un dron está en la posición $x_0 = 100\ \text{m}$ y vuela hacia el origen a $4\ \text{m/s}$, de modo que su velocidad es negativa: $v = -4\ \text{m/s}$, como se muestra…

Un dron está en la posición $x_0 = 100\ \text{m}$ y vuela hacia el origen a $4\ \text{m/s}$, de modo que su velocidad es negativa: $v = -4\ \text{m/s}$, como se muestra en la figura.

x (m) 0 20 40 60 80 100 origen dron x₀ = 100 m v = −4 m/s
  1. a) Escribe su ecuación de la posición.
  2. b) ¿En qué posición está en el instante $t = 10\ \text{s}$?
  3. c) ¿En qué instante pasa por el origen?
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Encuentros y persecuciones

Dos amigos salen en bicicleta a la vez desde dos puntos de una avenida recta, uno hacia el otro, para verse a mitad de camino. ¿En qué punto exacto de la calle y tras cuántos segundos coincidirán sus trayectorias?

Esquema de un encuentro en una recta: el móvil A sale del origen a 8 m/s hacia la derecha y el móvil B sale 30 m por delante a 5 m/s en el mismo sentido; se pregunta cuándo coinciden sus posiciones. x (m) 30 m A (x = 0) B (x = 30 m) v = 8 m/s v = 5 m/s ¿Cuándo xA(t) = xB(t)?
Practica★★☆Sin empezar
Un ciclista sale del origen a $8\ \text{m/s}$. Al mismo tiempo, su amiga sale $30\ \text{m}$ por delante, en el mismo sentido, a $5\ \text{m/s}$, como se muestra en la…

Un ciclista sale del origen a $8\ \text{m/s}$. Al mismo tiempo, su amiga sale $30\ \text{m}$ por delante, en el mismo sentido, a $5\ \text{m/s}$, como se muestra en la figura.

x (m) 0 10 20 30 40 50 ciclista 8 m/s amiga 5 m/s 30 m ?
  1. a) Escribe la ecuación de la posición de cada uno.
  2. b) ¿Cuánto tarda el ciclista en alcanzar a su amiga?
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Dos barcos salen a la vez desde dos puertos que distan $120\ \text{km}$, navegando uno hacia el otro a $25\ \text{km/h}$ y $15\ \text{km/h}$. a) ¿Cuántos kilómetros se…

Dos barcos salen a la vez desde dos puertos que distan $120\ \text{km}$, navegando uno hacia el otro a $25\ \text{km/h}$ y $15\ \text{km/h}$.

  1. a) ¿Cuántos kilómetros se acercan entre sí cada hora?
  2. b) ¿Cuánto tardan en encontrarse?
  3. c) ¿A qué distancia del primer puerto se produce el encuentro?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
De dos estaciones separadas por $240\ \text{km}$ salen a la vez dos trenes, uno de cada estación y uno hacia el otro, a $100\ \text{km/h}$ y $60\ \text{km/h}$, como se…

De dos estaciones separadas por $240\ \text{km}$ salen a la vez dos trenes, uno de cada estación y uno hacia el otro, a $100\ \text{km/h}$ y $60\ \text{km/h}$, como se muestra en la figura.

estación A estación B A: 100 km/h B: 60 km/h ? 240 km
  1. a) Escribe la ecuación de la posición de cada tren tomando como origen la primera estación.
  2. b) Calcula en qué instante y en qué posición se cruzan.
  3. c) Comprueba el resultado sustituyendo el tiempo en ambas ecuaciones.
Resolver

Persecuciones y salidas retrasadas

Mia sale a correr tres segundos después que Jayden, pero es más rápida. ¿Lo alcanzará, y dónde?

Practica★★★Sin empezar
En una carrera solidaria, Aitana corre a $4\ \text{m/s}$ y tiene $60\ \text{m}$ de ventaja sobre Bruno, que corre a $6\ \text{m/s}$. La meta está $200\ \text{m}$ por…

En una carrera solidaria, Aitana corre a $4\ \text{m/s}$ y tiene $60\ \text{m}$ de ventaja sobre Bruno, que corre a $6\ \text{m/s}$. La meta está $200\ \text{m}$ por delante de Aitana, como se muestra en la figura.

Bruno 6 m/s Aitana 4 m/s meta 60 m 200 m
  1. a) Escribe la ecuación de la posición de cada corredor, tomando como origen la posición de Bruno.
  2. b) Calcula en qué instante y en qué posición Bruno alcanza a Aitana.
  3. c) ¿Consigue alcanzarla antes de la meta? Justifícalo con los números.
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un barco sale del puerto a $10\ \text{km/h}$. Dos horas después sale otro barco en la misma dirección a $15\ \text{km/h}$. a) ¿Qué distancia lleva recorrida el primer…

Un barco sale del puerto a $10\ \text{km/h}$. Dos horas después sale otro barco en la misma dirección a $15\ \text{km/h}$.

  1. a) ¿Qué distancia lleva recorrida el primer barco cuando sale el segundo?
  2. b) Escribe las ecuaciones de posición de ambos barcos (cuidado: el segundo sale $2\ \text{h}$ más tarde).
  3. c) ¿Cuánto tiempo tarda el segundo barco en alcanzar al primero, contado desde su propia salida? ¿A qué distancia del puerto?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un carro viaja por autopista a $108\ \text{km/h}$ y un camión va $500\ \text{m}$ por delante, en el mismo sentido, a $72\ \text{km/h}$. a) Expresa ambas velocidades en…

Un carro viaja por autopista a $108\ \text{km/h}$ y un camión va $500\ \text{m}$ por delante, en el mismo sentido, a $72\ \text{km/h}$.

  1. a) Expresa ambas velocidades en $\text{m/s}$.
  2. b) Escribe las ecuaciones de posición tomando como origen la posición inicial del carro.
  3. c) Calcula cuánto tarda el carro en alcanzar al camión y qué distancia ha recorrido hasta entonces.
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Velocidades que se suman

En el aeropuerto caminas sobre una cinta transportadora. ¿Vas más rápido que alguien que camina a tu lado por el suelo?

Practica★★★Sin empezar
Sobre una cinta transportadora de un aeropuerto, que avanza a $0.5\ \text{m/s}$, un pasajero camina a $1.5\ \text{m/s}$ respecto a la cinta, en el mismo sentido, como se…

Sobre una cinta transportadora de un aeropuerto, que avanza a $0.5\ \text{m/s}$, un pasajero camina a $1.5\ \text{m/s}$ respecto a la cinta, en el mismo sentido, como se muestra en la figura.

cinta: 0.5 m/s respecto a la cinta: 1.5 m/s respecto al suelo: v = ?
  1. a) ¿A qué velocidad se mueve el pasajero respecto al suelo del aeropuerto?
  2. b) La cinta mide $60\ \text{m}$: ¿cuánto tarda en recorrerla caminando sobre ella?
  3. c) Otro pasajero camina por el suelo, junto a la cinta, a $1.5\ \text{m/s}$. ¿Quién tarda menos en recorrer los $60\ \text{m}$? ¿Cuántos segundos de diferencia hay?
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Practica★★★Sin empezar
En un parque hay una recta de $300\ \text{m}$ entre dos fuentes. Delia sale de la primera fuente a $3\ \text{m/s}$ y, al mismo tiempo, Eloy sale de la segunda a…

En un parque hay una recta de $300\ \text{m}$ entre dos fuentes. Delia sale de la primera fuente a $3\ \text{m/s}$ y, al mismo tiempo, Eloy sale de la segunda a $2\ \text{m/s}$, cada uno hacia la fuente del otro.

  1. a) Escribe la ecuación de la posición de cada uno, tomando como origen la primera fuente.
  2. b) ¿En qué instante y en qué posición se cruzan?
  3. c) ¿Cuánto tiempo después de cruzarse llega Delia a la segunda fuente?
Resolver

Leer ecuaciones y comprobar

A veces el problema no cuenta la historia: solo da ecuaciones. ¿Qué puedes leer en ellas y cómo compruebas que tu resultado es correcto?

Practica★☆☆Sin empezar
Una escalera mecánica sube a velocidad constante de $0.6\ \text{m/s}$. ¿En qué posición está una persona $15\ \text{s}$ después de pasar por el origen?

Una escalera mecánica sube a velocidad constante de $0.6\ \text{m/s}$. ¿En qué posición está una persona $15\ \text{s}$ después de pasar por el origen?

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Practica★★★Sin empezar
Un carro circula por una recta y su posición sigue la ecuación $x = 40 + 12\times t$, en unidades del Sistema Internacional. a) ¿Dónde estaba en $t = 0\ \text{s}$ y qué…

Un carro circula por una recta y su posición sigue la ecuación $x = 40 + 12\times t$, en unidades del Sistema Internacional.

  1. a) ¿Dónde estaba en $t = 0\ \text{s}$ y qué velocidad lleva?
  2. b) ¿En qué posición estará a los $20\ \text{s}$?
  3. c) ¿En qué instante pasa por la posición $280\ \text{m}$?
  4. d) Si otro carro sigue la ecuación $x = 300 - 8\times t$, ¿en qué instante y en qué posición se cruzan los dos?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
La posición de un ciclista viene dada por la ecuación $x = 50 + 10\times t$, en unidades del Sistema Internacional. a) ¿Qué posición ocupa en $t = 2\ \text{s}$? ¿Y en…

La posición de un ciclista viene dada por la ecuación $x = 50 + 10\times t$, en unidades del Sistema Internacional.

  1. a) ¿Qué posición ocupa en $t = 2\ \text{s}$? ¿Y en $t = 4\ \text{s}$?
  2. b) ¿Qué distancia recorre entre esos dos instantes?
  3. c) Tu compañera dice: «en $t = 4\ \text{s}$ ha pasado el doble de tiempo que en $t = 2\ \text{s}$, así que está al doble de distancia del origen». ¿Tiene razón? Explica su error usando los apartados anteriores.
Resolver

Vuelve al principio: el tren, la cinta y el ascensor se describen con la misma ecuación, $x = x_0 + v \cdot t$, porque su velocidad no cambia.

Resumen

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