Preguntas Conceptuales
3.1 Posición, desplazamiento y velocidad media
Dé un ejemplo en el que haya distinciones claras entre la distancia recorrida, el desplazamiento y la magnitud del desplazamiento. Identifique específicamente cada cantidad en su ejemplo.
¿En qué circunstancias la distancia recorrida equivale a la magnitud del desplazamiento? ¿Cuál es el único caso en el que la magnitud del desplazamiento y la distancia son exactamente iguales?
Las bacterias se mueven de un lado a otro utilizando sus flagelos (estructuras que parecen pequeñas colas). Se han observado valores de rapidez de hasta 50 μm/s (50 × 10-6 m/s). La distancia total recorrida por una bacteria es grande para su tamaño, mientras que su desplazamiento es pequeño. ¿Por qué?
Dé un ejemplo de un dispositivo utilizado para medir el tiempo e identifique qué cambio en ese dispositivo indica un cambio en el tiempo.
Durante un intervalo de tiempo determinado, la velocidad media de un objeto es cero. ¿Qué puede concluir sobre su desplazamiento en el intervalo de tiempo?
3.2 Velocidad y rapidez instantáneas
Existe una distinción entre la rapidez media y la magnitud de la velocidad media. Dé un ejemplo que ilustre la diferencia entre estas dos cantidades.
¿El velocímetro de un auto mide la velocidad o la rapidez?
Si divide la distancia total recorrida en un viaje en auto (determinada por el cuentakilómetros) entre el tiempo transcurrido del recorrido, ¿está calculando la rapidez media o la magnitud de la velocidad media? ¿En qué circunstancias son iguales estas dos cantidades?
¿Cómo se relacionan la velocidad instantánea y la rapidez instantánea? ¿En qué se diferencian?
3.3 Aceleración media e instantánea
¿Es posible que la velocidad sea constante mientras la aceleración no sea cero? Explique.
Si un tren subterráneo se desplaza hacia la izquierda (tiene una velocidad negativa) y luego se detiene, ¿cuál es la dirección de su aceleración? ¿La aceleración es positiva o negativa?
Los signos más y menos se utilizan en el movimiento unidimensional para indicar la dirección. ¿Cuál es el signo de una aceleración que reduce la magnitud de una velocidad negativa? ¿De una velocidad positiva?
3.4 Movimiento con aceleración constante
Al analizar el movimiento de un solo objeto, ¿cuál es el número necesario de variables físicas conocidas que se necesitan para resolver las cantidades desconocidas con las ecuaciones cinemáticas?
Enuncie dos escenarios de la cinemática de un solo objeto donde tres cantidades conocidas requieren dos ecuaciones cinemáticas para resolver las incógnitas.
3.5 Caída libre
¿Cuál es la aceleración de una roca lanzada en línea recta hacia arriba? ¿En la cima de su vuelo? ¿En el camino hacia abajo? Supongamos que no hay resistencia del aire.
Un objeto que es lanzado hacia arriba cae de nuevo a la Tierra. Se trata de un movimiento unidimensional. (a) ¿Cuándo su velocidad es cero? (b) ¿Cambia su velocidad de dirección? (c) ¿Tiene la aceleración el mismo signo al subir que al bajar?
Supongamos que se lanza una piedra casi en línea recta a un coco en una palmera y que la piedra no golpea al coco en la subida, pero sí en la bajada. Descartando la resistencia del aire y la ligera variación horizontal del movimiento para tener en cuenta el golpe y el fallo del coco, ¿cómo se compara la rapidez de la roca cuando golpea el coco en el camino hacia abajo con la que habría tenido si hubiera golpeado el coco en el camino hacia arriba? ¿Es más probable que el coco se desprenda al subir o al bajar? Explique.
La gravedad de una caída depende de la rapidez con la que se golpea el suelo. Siendo todos los factores menos la aceleración de la gravedad iguales, ¿cuántas veces más podría producirse una caída segura en la Luna que en la Tierra (la aceleración gravitatoria en la Luna es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra)?
¿Cuántas veces más alto podría saltar una astronauta en la Luna que en la Tierra si su rapidez de despegue es la misma en ambos lugares (la aceleración gravitatoria en la Luna es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra)?
3.6 Calcular la velocidad y el desplazamiento a partir de la aceleración
Cuando se da la función de aceleración, ¿qué otra información se necesita para encontrar la función de velocidad y la función de posición?