¿Qué son las fórmulas cinemáticas?

Ecuaciones cinemáticas: El objetivo de esta primera unidad de The Physics Classroom ha sido investigar la variedad de medios por los cuales se puede describir el movimiento de los objetos. La variedad de representaciones que hemos investigado incluye representaciones verbales, representaciones pictóricas, representaciones numéricas y representaciones gráficas (gráficos de posición-tiempo y gráficos de velocidad-tiempo).

En la Lección 6, investigaremos el uso de ecuaciones para describir y representar el movimiento de objetos. Estas ecuaciones se conocen como ecuaciones cinemáticas. Hay una variedad de cantidades asociadas con el movimiento de los objetos: desplazamiento (y distancia), velocidad (y rapidez), aceleración y tiempo.

¿Qué son las fórmulas cinemáticas?

El conocimiento de cada una de estas cantidades proporciona información descriptiva sobre el movimiento de un objeto. Por ejemplo, si se sabe que un automóvil se mueve con una velocidad constante de 22.0 m / s, norte durante 12.0 segundos para un desplazamiento hacia el norte de 264 metros, entonces se describe completamente el movimiento del automóvil. Y si se sabe que un segundo automóvil acelera desde una posición de reposo con una aceleración hacia el este de 3.0 m / s2 durante un tiempo de 8.0 segundos, proporcionando una velocidad final de 24 m / s, hacia el este y un desplazamiento hacia el este de 96 metros, entonces el El movimiento de este coche está completamente descrito.

Estas dos declaraciones proporcionan una descripción completa del movimiento de un objeto. Sin embargo, esta integridad no siempre se conoce. A menudo ocurre que solo se conocen unos pocos parámetros del movimiento de un objeto, mientras que el resto se desconoce. Por ejemplo, al acercarse al semáforo, es posible que sepa que su automóvil tiene una velocidad de 22 m / s, Este, y es capaz de derrapar con una aceleración de 8.0 m / s2, Oeste.

Sin embargo, no conoce el desplazamiento que experimentaría su automóvil si frenase bruscamente y patinara hasta detenerse; y no sabe el tiempo necesario para patinar hasta detenerse. En un caso como este, los parámetros desconocidos se pueden determinar utilizando principios físicos y ecuaciones matemáticas (las ecuaciones cinemáticas).

4 ecuaciones cinemáticas

La cinemática es el estudio de objetos en movimiento y sus interrelaciones. Hay cuatro (4) ecuaciones cinemáticas, que se relacionan con el desplazamiento, D, velocidad, v, tiempo, t, y aceleración, a.

a) D = vit + 1/2 at2 B) (vi + vf) / 2 = D / t

C) a = (vf – vi) / t D) vf2 = vi2 + 2aD

D = desplazamiento

a = aceleración

t = tiempo

vf = velocidad final

vi = velocidad inicial

¿Cuáles son las 3 ecuaciones cinemáticas?

Si sabemos Tres de estos cinco cinemático variables— Δ x, t, v 0, v, a Delta x, t, v_0, v, a Δx, t, v0, v, adelta, x, comma, t, comma, v, start subscript, 0, end subíndice, coma, v, coma, a — para un objeto bajo aceleración constante, podemos usar un cinemático fórmula, ver a continuación, para resolver una de las variables desconocidas.

¿Cuántas ecuaciones cinemáticas hay?

cuatro ecuaciones cinemáticas

los cuatro ecuaciones cinemáticas que describen el movimiento de un objeto son: Hay una variedad de símbolos usados ​​en las ecuaciones anteriores. Cada símbolo tiene su propio significado específico. El símbolo d representa el desplazamiento del objeto.

¿Para qué se utilizan las ecuaciones cinemáticas?

Ecuaciones cinemáticas puede ser solía hacerlo calcular varios aspectos del movimiento como la velocidad, la aceleración, el desplazamiento y el tiempo.

Lista de ecuaciones cinemáticas

Las fórmulas cinemáticas son un conjunto de fórmulas que se relacionan con las cinco variables cinemáticas que se enumeran a continuación. Grande 1. quad v = v0 + at1 v = v0 + at1, point, space, v, equals, v, start subscript, 0, end subscript, plus, a, t Large 2. quad { Delta x} = ( dfrac {v + v_0} {2}) t2 Δx = (2v + v0) t2, point, space, delta, x, equals, left parenthesis, start fracción, v, plus, v, start subscript, 0, end subscript, dividido por, 2, end fracción, paréntesis derecho, t Large 3. quad Delta x = v_0 t + dfrac {1} {2} en ^ 23 Δx = v0 t + 21 en23, punto, espacio, delta, x, equals, v, start subscript, 0, end subscript, t, más, inicio fracción, 1, dividido por, 2, final fracción, a, t, start superscript, 2, end superscript Large 4. quad v ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2a Delta x4. v2 = v02 + 2aΔx4, punto, espacio, v, start superscript, 2, end superscript, equals, v, start subscript, 0, end subscript, start superscript, 2, end superscript, plus, 2, a, delta, x Dado que las fórmulas cinemáticas solo son precisas si la aceleración es constante durante el intervalo de tiempo considerado, debemos tener cuidado de no usarlas cuando la aceleración está cambiando. Además, las fórmulas cinemáticas asumen que todas las variables se refieren a la misma dirección: horizontal xxx, vertical yyy, etc. Lea también: Cómo calcular la fórmula de velocidad angular

Ecuaciones cinemáticas angulares

Un objeto que vuela libremente se define como cualquier objeto que se acelera solo debido a la influencia de la gravedad. Por lo general, asumimos que el efecto de la resistencia del aire es lo suficientemente pequeño como para ignorarlo, lo que significa que cualquier objeto que se deje caer, arroje o vuele libremente por el aire generalmente se asume que es un proyectil que vuela libremente con una aceleración descendente constante de magnitud g = 9.81 dfrac { text {m}} { text {s} ^ 2} g = 9,81s2m g, igual, 9, punto, 81, fracción inicial, m, dividido por, s, inicio superíndice, 2, final superíndice , fracción final.

Esto es extraño y afortunado si lo pensamos bien. Es extraño ya que esto significa que una gran roca acelerará hacia abajo con la misma aceleración que una pequeña piedra, y si se deja caer desde la misma altura, golpearán el suelo al mismo tiempo.

[How can this be so?]

Es una suerte ya que no necesitamos saber la masa del proyectil al resolver fórmulas cinemáticas, ya que el objeto que vuela libremente tendrá la misma magnitud de aceleración, g = 9.81 dfrac { text {m}} { text {s} ^ 2} g = 9.81s2m g, equals, 9, point, 81, start fracción, m, dividido por, s, start superscript, 2, end superscript, end fracción, sin importar la masa que tenga, siempre que sea aire la resistencia es insignificante. Tenga en cuenta que g = 9.81 dfrac { text {m}} { text {s} ^ 2} g = 9.81s2m g, equals, 9, point, 81, start fracción, m, dividido por, s, start superscript , 2, end superscript, end fracción es solo la magnitud de la aceleración debida a la gravedad. Si se selecciona hacia arriba como positivo, debemos hacer que la aceleración debida a la gravedad sea negativa a_y = -9.81 dfrac { text {m}} { text {s} ^ 2} ay = −9.81s2m a, start subscript, y, end subscript, equals, minus, 9, point, 81, start fracción, m, dividido por, s, start superscript, 2, end superscript, final fracción para un proyectil cuando lo conectamos a las fórmulas cinemáticas. Lea también: Tasa de cambio promedio e instantánea

Ecuaciones cinemáticas de física

Las ecuaciones cinemáticas son un conjunto de cuatro ecuaciones que se pueden utilizar para predecir información desconocida sobre el movimiento de un objeto si se conoce otra información. Las ecuaciones se pueden utilizar para cualquier movimiento que pueda describirse como un movimiento de velocidad constante (una aceleración de 0 m / s / s) o un movimiento de aceleración constante. Nunca se pueden utilizar durante un período de tiempo durante el cual la aceleración está cambiando. Cada una de las ecuaciones cinemáticas incluye cuatro variables. Si se conocen los valores de tres de las cuatro variables, entonces se puede calcular el valor de la cuarta variable. De esta manera, las ecuaciones cinemáticas proporcionan un medio útil para predecir información sobre el movimiento de un objeto si se conoce otra información.

Por ejemplo, si se conocen el valor de aceleración y los valores de velocidad inicial y final de un automóvil que patina, entonces el desplazamiento del automóvil y el tiempo se pueden predecir usando las ecuaciones cinemáticas. La lección 6 de esta unidad se enfocará en el uso de ecuaciones cinemáticas para predecir los valores numéricos de cantidades desconocidas para el movimiento de un objeto.

Las cuatro ecuaciones cinemáticas que describen el movimiento de un objeto son:

Hay una variedad de símbolos usados ​​en las ecuaciones anteriores. Cada símbolo tiene su propio significado específico. El símbolo d representa el desplazamiento del objeto. El símbolo t representa el tiempo durante el cual se movió el objeto. El símbolo representa la aceleración del objeto. Y el símbolo v representa la velocidad del objeto; un subíndice de i después de v (como en vi) indica que el valor de velocidad es el valor de velocidad inicial y un subíndice de f (como en vf) indica que el valor de velocidad es el valor de velocidad final.

Cada una de estas cuatro ecuaciones describe apropiadamente el matemático relación entre los parámetros del movimiento de un objeto. Como tales, pueden usarse para predecir información desconocida sobre el movimiento de un objeto si se conoce otra información. En la siguiente parte de la Lección 6, investigaremos el proceso de hacer esto.

Lea también: Fórmula de interpolación lineal

Ecuaciones cinemáticas básicas

Cinemática es el estudio del movimiento de objetos sin preocuparse por las fuerzas que causan el movimiento. Estas ecuaciones familiares les permiten a los estudiantes analizar y predecir el movimiento de los objetos, y los estudiantes continuarán usando estas ecuaciones a lo largo de su estudio de física. Una comprensión sólida de estas ecuaciones y cómo emplearlas para resolver problemas es esencial para el éxito en física. Este artículo es un ejercicio puramente matemático diseñado para proporcionar una revisión rápida de cómo se derivan las ecuaciones cinemáticas usando álgebra.

Este ejercicio hace referencia al diagrama de la Fig.1, en el que el eje x representa el tiempo y el eje y representa la velocidad. La línea diagonal representa el movimiento de un objeto, con un cambio de velocidad constante. El área sombreada (A1 + A2) representa el desplazamiento del objeto durante el intervalo de tiempo entre t1 y t2, durante el cual el objeto aumentó la velocidad de v1 a v2.

Este documento hará uso de las siguientes variables:
v = la magnitud de la velocidad del objeto (metros por segundo, m / s)
v1 = la magnitud de la velocidad inicial (metros por segundo, m / s) (en algunos textos esto es vi o v0)
v2 = la magnitud de la velocidad final (metros por segundo, m / s) (en algunos textos esto es vf)
a = la magnitud de la aceleración (en metros por segundo al cuadrado, m / s2)
s = el vector de desplazamiento, la magnitud del desplazamiento es la distancia,
s = │s│ = d (los vectores se indican en negrita; el mismo símbolo no en negrita representa la magnitud del vector)
Δ indica cambio, por ejemplo Δv = (v2 –v1)
t = tiempo
t1 = la hora inicial
t2 = la última vez