Página 12 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato

Movimiento en línea recta

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Resolución Página 12 - Libro de Física de Tercero de Bachillerato

a) Completo la siguiente tabla con base en el estudio de pendiente y áreas del gráfico 1. Puedo seguir el ejemplo que se muestra a continuación:
Datos para la resolución

Cómo llenar la tabla sin perderte:

  1. Divide el gráfico por tramos rectos (A→B, B→C, …, G→H).
  2. En cada tramo calcula la pendiente con $$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}$$.
  3. Calcula el “área” como desplazamiento: si el tramo es inclinado usa el trapecio $$\Delta x=\frac{v_i+v_f}{2}\Delta t$$; si es horizontal usa el rectángulo $$\Delta x=v\Delta t$$.
  4. Acumula: $$x_{k}=x_{k-1}+\Delta x_k$$ iniciando en x(0)=0.
  5. Para el tipo de movimiento: pendiente 0 → MRU; pendiente ≠ 0 → MRUV; v=0 todo el tramo → reposo.

Ojo: si el área sale negativa es porque la velocidad es negativa (retroceso). La distancia total (en el literal b) suele pedirse con valores absolutos.

Explicación

Del gráfico v–t (Gráfico 1) leo los puntos (t, v):

  • A: (0 s, 2 m/s)
  • B: (4 s, 6 m/s)
  • C: (6 s, 6 m/s)
  • D: (10 s, 0 m/s)
  • E: (12 s, 0 m/s)
  • F: (16 s, −4 m/s)
  • G: (18 s, −4 m/s)
  • H: (20 s, 0 m/s)

Criterios:

  • Aceleración en cada tramo: pendiente $$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}$$.
  • “Distancia recorrida (área)” aquí corresponde al área bajo la curva en ese intervalo (desplazamiento). Para un tramo lineal: $$\Delta x=\frac{v_i+v_f}{2}\,\Delta t$$. Para tramo horizontal: $$\Delta x=v\,\Delta t$$.
  • Posición: acumulada desde x(0)=0.
  • Tipo: pendiente ≠ 0 → MRUV; pendiente = 0 → MRU; v=0 → reposo.

Tabla 5 (Cálculo de variables) completada

  1. Intervalo t(0–4) s (A→B)

    • Aceleración: $$a_1=\frac{6-2}{4-0}=1\;\text{m/s}^2$$
    • Área (desplazamiento): $$\Delta x_1=\frac{2+6}{2}(4)=16\;\text{m}$$
    • Posición: x(4)=16 m
    • Tipo: MRUV (acelerado)
  2. Intervalo t(4–6) s (B→C)

    • Aceleración: $$a_2=\frac{6-6}{6-4}=0\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_2=6(2)=12\;\text{m}$$
    • Posición: x(6)=16+12=28 m
    • Tipo: MRU
  3. Intervalo t(6–10) s (C→D)

    • Aceleración: $$a_3=\frac{0-6}{10-6}=-1.5\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_3=\frac{6+0}{2}(4)=12\;\text{m}$$
    • Posición: x(10)=28+12=40 m
    • Tipo: MRUV (retardado)
  4. Intervalo t(10–12) s (D→E)

    • Aceleración: $$a_4=\frac{0-0}{12-10}=0\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_4=0(2)=0\;\text{m}$$
    • Posición: x(12)=40+0=40 m
    • Tipo: Reposo
  5. Intervalo t(12–16) s (E→F)

    • Aceleración: $$a_5=\frac{-4-0}{16-12}=-1\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_5=\frac{0+(-4)}{2}(4)=-8\;\text{m}$$
    • Posición: x(16)=40-8=32 m
    • Tipo: MRUV (acelerado en sentido negativo)
  6. Intervalo t(16–18) s (F→G)

    • Aceleración: $$a_6=\frac{-4-(-4)}{18-16}=0\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_6=(-4)(2)=-8\;\text{m}$$
    • Posición: x(18)=32-8=24 m
    • Tipo: MRU (velocidad negativa)
  7. Intervalo t(18–20) s (G→H)

    • Aceleración: $$a_7=\frac{0-(-4)}{20-18}=2\;\text{m/s}^2$$
    • Área: $$\Delta x_7=\frac{-4+0}{2}(2)=-4\;\text{m}$$
    • Posición: x(20)=24-4=20 m
    • Tipo: MRUV (retardado en sentido negativo hasta detenerse)

Resumen: las posiciones acumuladas al final de cada intervalo son 16 m, 28 m, 40 m, 40 m, 32 m, 24 m y 20 m.

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Gráfico 1: reporte de scanner vehicular.

[Diagrama: gráfica velocidad vs tiempo (m/s frente a t(s)) con puntos etiquetados A, B, C, D, E, F, G, H]

Ejes: (m/s) (eje vertical); t(s) (eje horizontal). Puntos en el gráfico: A, B, C, D, E, F, G, H.

Fuente: https://shs.cl/e9j1k

a) Completo la siguiente tabla con base en el estudio de pendiente y áreas del gráfico 1. Puedo seguir el ejemplo que se muestra a continuación:

Tabla 4: estudio de pendiente y áreas

INTERVALO ACELERACIÓN (PENDIENTE) DISTANCIA RECORRIDA (ÁREA) POSICIÓN TIPO DE MOVIMIENTO
t(0-4)s $$a_1 = \frac{6-2}{4-0} = 1\ \mathrm{m/s^2}$$ $$A_1 = \frac{4\cdot 4}{2} + (4\cdot 2) = 16\ \mathrm{m}$$ 16 i (m) MRUV (acelerado)