La Física abarca el estudio de múltiples fenómenos naturales en los cuales no hay cambios en la composición de la materia. La Física ha tenido un gran desarrollo gracias a los trabajos de investigadores y científicos que han perfeccionado instrumentos, aparatos y equipos como el telescopio, radio telescopio, radar, microscopio, aceleradores de partículas y computadoras.

Las aportaciones de la física han permitido la construcción de puentes, carreteras, grandes edificios, complejos industriales, hidroeléctricas, construcciones de represas, aparatos utilizados en la medicina como el rayo láser que se utiliza como bisturí electrónico para cirugía de ojos entre otras maravillas como la exploración del universo gracias a las naves espaciales.

La Física es, por excelencia, la ciencia de la medición ya que cuantifica las principales características de los fenómenos. En la medida en que el hombre aprende a entender y a medir un fenómeno tiene la posibilidad de utilizar ese conocimiento para mejorar su nivel de vida.

Sales a la calle caminando, un coche pasa veloz por la calle, los pájaros en el cielo vuelan y un perro corretea a un niño que va en bicicleta ¡todo el mundo se mueve! incluso aquello que parece inmóvil, si pudieras tener un microscopio muy potente y observar una piedra, que parece inmóvil, podrías ver cómo las moléculas de la piedra también se mueven.

¿Qué es el movimiento?

El movimiento es la acción y efecto de mover o moverse. En la física es considerado como el cambio de posición  o lugar que experimenta un cuerpo u objeto con respecto a un punto de referencia en un tiempo determinado. Sabemos que nos movemos porque lo sentimos, lo vemos o lo escuchamos.

En todo movimiento se encuentran los siguientes elementos

• El móvil o cuerpo que se mueve
• La trayectoria o camino que recorre
• El espacio y distancia recorrida
• El tiempo que gasta el móvil en recorrer el espacio.

Marco de referencia y trayectoria

Marco de referencia

Es el lugar desde donde medimos el movimiento. Por ejemplo: si viajas en el auto con tu papá, tú lo ves inmóvil, pero si los observa una persona desde fuera del auto verá a los dos moviéndose junto con el automóvil.

Si un tren de pasajeros va con rumbo al norte habrá pasajeros sentados que no se mueven con respecto al tren. Pero un pasajero que viaja en los asientos delanteros se para y camina hacia atrás del tren rumbo al sur.

Uno de los pasajeros mira a través de la ventana y observa un automóvil moviéndose en la misma dirección que el tren, lo alcanza y lo sobrepasa moviéndose el automóvil en dirección norte.

Uno de pasajeros se baja del tren, su punto de vista cambia y ve que en el tren todos los pasajeros (aunque caminen hacia atrás del pasillo) se mueven hacia el norte igual que el tren y el automóvil.

Trayectoria

Es el camino que siguen los objetos cuando se mueven.

Distancia

Es la medida de la trayectoria. Se puede medir en metros, kilómetros, centímetros, pulgadas, pies, millas, yardas, etc.

*Recuerda que para hacer conversiones de un sistema a otro debes hacer una regla de tres.

Diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida

La distancia es una medida de longitud total recorrida a lo largo del camino. El desplazamiento solamente tiene en cuenta la longitud entre la posición inicial y la final. La distancia se refiere a cuanto espacio recorre un objeto durante su movimiento.

Desplazamiento

Es el recorrido en línea recta del movimiento de un objeto. El desplazamiento es una unidad vectorial porque nos dice donde empezó el movimiento y dónde terminó.

*Para practicar el tema realiza el siguiente ejercicio: un helicóptero avanza 200 metros hacia la derecha, sube 300 metros, avanza 400 metros a la derecha, baja 500 metros, avanza 100 metros a la derecha y baja 200 metros. Dibuja la trayectoria a escala (1 cm=100 metros) y mide su desplazamiento.

Velocidad, desplazamiento, dirección y tiempo

¿Cómo sabemos que tan rápido se mueve algo? Por el tiempo que tarda en moverse.

Diferencia entre velocidad y rapidez

La rapidez es que tan rápido se recorre una distancia.

La velocidad es un vector que nos indica la rapidez con la que se mueve un objeto y su dirección.

La rapidez se mide en km/hr, mi/hr, pero en física se usa el m/s Para convertir km/hr a m/s divide entre 3.6  para convertir de m/s a km/hr multiplica por 3.6

Problemas sobre rapidez

1.- Un auto avanzó 5 km al norte, después 15 km al oeste y por último 20 km al sur. Si tardó 30 minutos en el recorrido ¿qué distancia recorrió? ¿cuánto tiempo tardó? ¿con qué rapidez se hizo el movimiento?

*Hay que convertir el tiempo a horas o a segundos no se usan minutos. Envía los resultados a Instagram con el #estudiayaprendefisica

2.- La maestra en su Ferrari salió el sábado a realizar el siguiente recorrido: 18 km al norte, 15 km al este, 25 km al sur y 2 km al oeste. Tardó 40 minutos en hacer el recorrido ¿cuál es la rapidez?

Problemas sobre velocidad

La velocidad es un vector, la magnitud nos dice que tan rápido se mueve algo y la dirección hacia dónde se mueve. Para obtener la velocidad usamos el dato de desplazamiento. Se usan las unidades km/hr o m/s

1.-Un auto recorre 3 km al norte, 4 km al este, 5 km al sur y 1 km al oeste. Tardó 30 minutos ¿Cuál fue la distancia recorrida? ¿Cuál fue su desplazamiento? ¿Cuál es la rapidez? ¿Cuál la velocidad? envía tus respuestas por instagram con el #estudioyaprendofisica

2.- Juanito va a Puerto Vallarta, él vive a 18 km de la salida a la carretera y  de ahí a Puerto Vallarta son 382 km. Si tardó 4 horas en llegar ¿cuál es la velocidad?

3.- Pedrito va a Villa Corona, él vive en Santa Anita que está en el km 12 de la carretera Guadalajara-Colima y Villa Corona está en el km 88. Si tardó 35 minutos en llegar ¿Cuál fue su velocidad?

Interpretación y representación de gráficas posición y tiempo

Gráfica Posición-Tiempo

En la ciencia, tecnología y muchas otras actividades las gráficas son una forma de presentar de una manera clara y compacta los datos de una investigación o experiencia. Para crear una gráfica necesitas una tabla donde se pongan los datos que se van a gráficar. Para construir una gráfica se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas que consiste de dos líneas perpendiculares entre sí: la vertical Y, la horizontal X

Para hacer una gráfica posición tiempo necesitamos una tabla de datos, que es el registro de datos ordenados y organizados en filas y columnas.

Datos de ejemplo

se registra la posición de un avión cada media hora y tenemos los siguientes dato; en una hora está a 320 km, en 3 horas está a 960 km, en .5 horas está a 160 km, en 2.5 km está a 800 km, en 1.5 horas está a 480 km, en dos horas está a 640 km.

Los datos ordenados en una tabla quedan así:

Y la gráfica queda así

En esta tabla vemos un movimiento rectilíneo uniforme, en la vida real no siempre vamos a la misma rapidez.

Ejemplo 2

*Se tiene el registro de 3 motocicletas. La moto 1 en 1 hora estaba a 60 km, en 3 horas a 180 km, en 4 horas a 240 km, en 2 horas 120 km. La moto 2 en 2 horas posición 80 km, en 1 hora posición 40 km, en 3 horas posición 120 km, en 4 horas 160 km. La moto 3 estaba en 3 horas en posición 360 km, en 1 hora en 120 km , en 2 horas posición 240 km y en 4 horas posición 480 km.

Las tablas de datos quedan así:

Y la gráfica así:

En una gráfica puedes apreciar a simple vista cuál objeto va más rápido, la línea con menor ángulo va lento y la línea con mayor ángulo va más rápido.

Glosario

Magnitud

Propiedades que pueden medirse y expresar su resultado mediante un número y unidad, por ejemplo la longitud, masa, volumen, cantidad de sustancia, voltaje, etc.

Magnitud escalar

Es aquella que queda completamente determinada con un número y sus conrrespondientes unidades.

Magnitud vectorial

Es aquella que además de un valor numérico y sus unidades debemos especificar su dirección y sentido.

Reposo

Se considera reposo a un estado de movimiento rectilíneo uniforme en la cual la velocidad es nula. El reposo solo existe dentro de un punto de referencia. En el Universo no existe reposo absoluto.

Desplazamiento

Es el recorrido en línea recta del movimiento de un objeto. El desplazamiento es una unidad vectorial porque nos dice donde empezó el movimiento y dónde terminó.

Distancia

Es la longitud total recorrida por un objeto móvil en su trayectoria. Como tal es una magnitud escalar y por lo tanto es expresada en unidades de longitud.

Trayectoria

Línea descrita o recorrido que sigue alguien o algo al desplazarse de un punto a otro, por ejemplo «cae siguiendo una trayectoria curva, el huracán sigue una trayectoria paralela a la zona costera, el misil tuvo una trayectoria perpendicular al trópico de cáncer».

Rapidez

Es la cualidad de aquél o aquello que es rápido (y por lo tanto se desplaza a mucha velocidad). Puede decirse que la rapidez refleja el vínculo entre un cierto trayecto recorrido y el tiempo que llevó atravesar la distancia en cuestión.

Velocidad

Relación que se establece entre el espacio y la distancia que recorre un objeto y el tiempo que invierte en ello. La velocidad también es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo y se representa por una V

Aceleración

Es la magnitud física que mide la tasa de variación de la velocidad respecto del tiempo. Para el campo de la física es una magnitud vectorial que sirve para expresar la manera en la que un cuerpo altera la velocidad.