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Cinemática: guía de estudio

Ideas clave

La cinemática describe el movimiento con posición, velocidad y aceleración, sin preguntar qué lo causa. Con aceleración constante, cuatro ecuaciones relacionan el desplazamiento, el tiempo y las velocidades inicial y final.

  • La velocidad es la tasa de cambio de la posición y la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad. Ambas son vectores, así que importa la dirección (el signo).
  • La rapidez media es la distancia total dividida por el tiempo total. La velocidad media es el desplazamiento dividido por el tiempo y puede ser cero en un viaje de ida y vuelta.
  • Con aceleración constante, elige la ecuación que no incluye la magnitud que no conoces ni necesitas: velocidad final, tiempo, desplazamiento o aceleración.
  • La caída libre cerca de la superficie terrestre tiene una aceleración constante de unos 9,8 m/s² hacia abajo, sea cual sea la masa.

Ecuaciones clave

  • v = v₀ + at
  • x = x₀ + v₀t + ½at²
  • v² = v₀² + 2a(x − x₀)
  • x − x₀ = ½(v₀ + v)t

Ejemplo resuelto

Un coche frena de manera uniforme de 20 m/s hasta detenerse en 5,0 s. Aceleración: a = (0 − 20) ÷ 5,0 = −4,0 m/s². Distancia de frenado: x = ½(v₀ + v)t = ½ × 20 × 5,0 = 50 m. Comprobación con v² = v₀² + 2ax: 0 = 400 + 2(−4,0)x da x = 50 m.

Errores comunes

  • Mezclar unidades, como km/h para la rapidez y segundos para el tiempo. Convierte primero a m/s dividiendo los km/h entre 3,6.
  • Usar las ecuaciones de aceleración constante cuando la aceleración cambia, u olvidar que frenar es una aceleración negativa.
  • Pensar que la aceleración es cero en lo más alto de un lanzamiento. Allí la velocidad es cero, pero la aceleración sigue siendo g.

Práctica

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