MARCO DE REFERENCIA Y TRAYECTORIA, DIFERENCIA ENTRE
DESPLAZAMIENTO Y DISTANCIA RECORRIDA
Relación desplazamiento y tiempo
Es el cambio de posición que experimenta un cuerpo
en un intervalo de tiempo, con respecto a un marco de referencia que se
considera fijo. Por el contrario, decimos que un cuerpo se encuentra en reposo
cuando no cambia de posición con respecto al tiempo y al espacio.
Marco de Referencia
Un marco de referencia o sistema de referencia es
un conjunto de elementos usadas para poder medir la posición y otras magnitudes
físicas de un objeto o sistema físico en el tiempo y el espacio. (No hay un
sistema mejor que otro)
En mecánica (rama de la física que se encarga del
estudio del movimiento) frecuentemente se usa el término para referirse a un
sistema de coordenadas.
Un sistema de referencia se establece básicamente
por dos elementos, donde el primer elemento es un punto de referencia
arbitrario, normalmente perteneciente a un objeto físico, a partir del cual se
consideran las distancias. El segundo elemento es un sistema de ejes de
coordenados. Los ejes de coordenadas tienen como origen de coordenadas en el
punto de referencia, y sirven para determinar la dirección del cuerpo en
movimiento (o expresar respecto a ellos cualquier otra magnitud física vectorial)
Distancia
La distancia se refiere a cuanto espacio recorre un
objeto durante su movimiento. Es la cantidad que se movió un objeto. Por ser
una medida de longitud, la distancia se expresa en unidades de metro según el
Sistema Internacional de Medidas. Al expresar la distancia, por ser una
cantidad escalar, basta con mencionar la magnitud y la unidad. Imagina que
comienzas a caminar siguiendo la trayectoria: ocho metros al norte, doce metros
al este y finalmente ocho metros al sur. Luego del recorrido, la distancia
total recorrida será de 28 m. El número 28 representa la magnitud de la
distancia recorrida y la “m” representa la unidad utilizada que es el “metro”
Trayectoria
Camino o recorrido que sigue alguien o algo al
moverse
VELOCIDAD, DESPLAZAMIENTO, DIRECCION Y TIEMPO
Relación desplazamiento y tiempo
Todo desplazamiento cambia con
el tiempo. Al cociente entre la magnitud del desplazamiento y el tiempo que se
tarda dicho desplazamiento se le llama velocidad. Como el desplazamiento es un
vector tiene asociadas una magnitud, una dirección y un sentido, la velocidad
también tiene asociados estos tres conceptos.
Magnitud del desplazamiento
Magnitud de la velocidad = _______________________
t
135 metros
Magnitud de la velocidad = ____________________ = 1.125 m/s
120 segundos
La dirección y sentido del vector velocidad están dados por el vector desplazamiento en el intervalos de tiempo en el que se calcula la velocidad.
La rapidez y la velocidad
La rapidez de un móvil se obtiene mediante el cociente de la distancia recorrida entre el tiempo en el que la recorrió:
distancia recorrida
Rapidez = _______________
tiempo de recorrido
Magnitud del desplazamiento
Magnitud de la velocidad = _______________________
t
135 metros
Magnitud de la velocidad = ____________________ = 1.125 m/s
120 segundos
La dirección y sentido del vector velocidad están dados por el vector desplazamiento en el intervalos de tiempo en el que se calcula la velocidad.
La rapidez y la velocidad
La rapidez de un móvil se obtiene mediante el cociente de la distancia recorrida entre el tiempo en el que la recorrió:
distancia recorrida
Rapidez = _______________
tiempo de recorrido
Pendiente de las gráficas e-t
Vamos a ver cómo
podemos utilizar las gráficas posición-tiempo para describir el movimiento.
Como veremos, podemos deducir las características de un movimiento a través del
análisis de la forma y la pendiente
de las gráficas posición-tiempo (e-t). Empezaremos estudiando la relación entre
la forma de la gráfica e-t y el movimiento del cuerpo.
Supongamos una moto
que se mueve hacia la derecha con una rapidez de 10 m/s. En otras palabras, que
tiene una velocidad de +10 m/s.
Si representamos gráficamente estas parejas de valores
posición-tiempo obtenemos la gráfica de la derecha.
Observa cómo un
movimiento de velocidad positiva y constante queda representado en la gráfica
e-t por una línea de pendiente positiva (línea ascendente) y constante (línea
recta).
Supongamos ahora una
moto que también se mueve hacia la derecha (velocidad +) pero aumentando su
rapidez, es decir acelerando.
La representación
gráfica de las parejas de valores posición-tiempo para este caso podemos verla
a la derecha.
Vemos ahora que el
movimiento, de velocidad positiva y variable, queda representado mediante una
línea de pendiente positiva (ascendente) y variable (curva).
De forma general,
podemos representar las gráficas posición-tiempo para estos dos tipos de movimiento
(uniforme y acelerado) de la siguiente forma:
Como ves, la forma
de la gráfica posición-tiempo para estos dos tipos de movimientos básicos
revela una importante información:
- Si la velocidad es constante, la pendiente es constante (línea recta).
- Si la velocidad es variable, la pendiente es variable (línea curva).
- Si la velocidad es positiva, la pendiente es positiva (la línea es ascendente).
- Si la velocidad es negativa, la pendiente es negativa (la línea es descendente).
Esto se puede aplicar
a cualquier tipo de movimiento.
Las siguientes
gráficas representan objetos que se mueven con velocidad positiva y constante.
Deducimos que se
mueven con velocidad positiva (hacia la derecha) porque las pendientes son
positivas (líneas ascendentes).
Deducimos que sus
velocidades son constantes porque las pendientes son constantes (líneas
rectas). Se trata, por lo tanto, de dos movimientos uniformes.
Podemos observar además que
la pendiente de la gráfica de la derecha es mayor que la de la izquierda, lo
que significa que el móvil representado a la derecha tiene una velocidad mayor.
Considera ahora las
siguientes gráficas, que representan a dos cuerpos que se mueven hacia la
izquierda. Parar la gráfica de la izquierda deducimos que el cuerpo se mueve
con velocidad negativa (porque su pendiente es negativa), constante (porque la
pendiente es constante) y pequeña (porque la pendiente es pequeña). La gráfica
de la derecha tiene unas características similares aunque se trata de un
movimiento más rapido porque su pendiente es mayor que la de la izquierda. Una
vez que hayas practicado un poco te resultará más fácil.
Considera ahora las
siguientes gráficas, que representan a dos cuerpos que se mueven hacia la
izquierda. Parar la gráfica de la izquierda deducimos que el cuerpo se mueve
con velocidad negativa (porque su pendiente es negativa), constante (porque la
pendiente es constante) y pequeña (porque la pendiente es pequeña). La gráfica
de la derecha tiene unas características similares aunque se trata de un
movimiento más rapido porque su pendiente es mayor que la de la izquierda. Una
vez que hayas practicado un poco te resultará más fácil.
Movimiento ondulatorio, modelo de ondas, y Explicacion de las caracteristicas del sonido.
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio
material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las
perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento
semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia
de un medio que haga de soporte de la perturbación. Los conceptos generales
sobre ondas sirven para describir el sonido, pero, inversamente, los fenómenos
sonoros permiten comprender mejor algunas de las características del
comportamiento ondulatorio.
Algunas clases de ondas precisan para propagarse de la existencia de un
medio material que, al igual que las fichas de dominó, haga el papel de soporte
de la perturbación; se denominan genéricamente ondas mecánicas. El sonido, las
ondas que se forman en la superficie del agua, las ondas en muelles o en
cuerdas, son algunos ejemplos de ondas mecánicas y corresponden a compresiones,
deformaciones y, en general, a perturbaciones del medio que se propagan a
través suyo. Sin embargo, existen ondas que pueden propasarse aun en ausencia
de medio material, es decir, en el vacío. Son las ondas electromagnéticas o
campos electromagnéticos viajeros; a esta segunda categoría pertenecen las
ondas luminosas.
Independientemente de esta diferenciación, existen ciertas características
que son comunes a todas las ondas, cualquiera que sea su naturaleza, y que en
conjunto definen el llamado comportamiento ondulatorio, esto es, una serie de
fenómenos típicos que diferencian dicho comportamiento del comportamiento
propio de los corpúsculos o partículas.
Movimiento ondulatorio
Proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia
de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de
la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u
oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación
de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de
moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o
de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas
oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma
continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a
través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio. Las
únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las
ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a
variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.
Tipos de movimiento ondulatorio:
Las ondas son una perturbación periódica del medio en que se mueven. En las ondas
longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por
ejemplo, el aire se comprime y expande (figura 1) en la misma dirección en que
avanza el sonido. En las ondas transversales, el medio se desplaza en ángulo
recto a la dirección de propagación. Por ejemplo, las ondas en un estanque
(figura 2) avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza verticalmente.
Los terremotos generan ondas de los dos tipos, que avanzan a distintas
velocidades y con distintas trayectorias. Estas diferencias permiten determinar
el epicentro del sismo. Las partículas atómicas y la luz pueden describirse
mediante ondas de probabilidad, que en ciertos aspectos se comportan como las
ondas de un estanque.
Reflexión de pulsos ondulatorios
Sacudiendo una cuerda rápidamente se genera un pulso ondulatorio que avanza
por la cuerda hacia la izquierda (A). Si el extremo de la cuerda puede moverse
libremente, el pulso vuelve por la cuerda por el mismo lado (C1). Si la cuerda
está atada a la pared, el pulso vuelve por la cuerda por el lado opuesto (C2).
Si el extremo está libre, el pulso tendrá el doble de la amplitud original en
el punto de reflexión (B1); si el extremo está fijo, la amplitud del pulso en
dicho punto será nula (B2).
Oscilación
En física, química e ingeniería, movimiento repetido de un lado a otro en
torno a una posición central, o posición de equilibrio. El recorrido que
consiste en ir desde una posición extrema a la otra y volver a la primera,
pasando dos veces por la posición central, se denomina ciclo. El número de
ciclos por segundo, o hercios (Hz), se conoce como frecuencia de la oscilación.
Sonido
fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos, esto
ocurre siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre unos 15 y
20.000 hercios llega al oído interno. El hercio (Hz) es una unidad de
frecuencia que corresponde a un ciclo por segundo. Estas vibraciones llegan al
oído interno transmitidas a través del aire, y a veces se restringe el término
`sonido' a la transmisión en este medio. Sin embargo, en la física moderna se
suele extender el término a vibraciones similares en medios líquidos o sólidos.
Los sonidos con frecuencias superiores a unos 20.000 Hz se denominan ultrasonidos.
Características físicas
Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, puede describirse en su
totalidad especificando tres características de su percepción: el tono, la
intensidad y el timbre. Estas características corresponden exactamente a tres
características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o
forma de onda. El ruido es un sonido complejo, una mezcla de diferentes
frecuencias o notas sin relación armónica.
Las ondas sonoras constituyen un tipo de ondas mecánicas que tienen la
virtud de estimular el oído humano y generar la sensación sonora. En el estudio
del sonido se deben distinguir los aspectos físicos de los aspectos
fisiológicos relacionados con la audición. Desde un punto de vista físico el
sonido comparte todas las propiedades características del comportamiento
ondulatorio, por lo que puede ser descrito utilizando los conceptos sobre
ondas. A su vez el estudio del sonido sirve para mejorar la comprensión de
algunos fenómenos típicos de las ondas. Desde un punto de vista fisiológico
sólo existe sonido cuando un oído es capaz de percibirlo.
El sonido y su propagación
Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una
compresión longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecánicas que
se asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las
ondas sonoras se producen también como consecuencia de una compresión del medio
a lo largo de la dirección de propagación. Son, por tanto, ondas
longitudinales.
Si un globo se conecta a un pistón capaz de realizar un movimiento
alternativo mediante el cual inyecta aire al globo y lo toma de nuevo, aquél
sufrirá una secuencia de operaciones de inflado y desinflado, con lo cual la
presión del aire contenido dentro del globo aumentará y disminuirá
sucesivamente. Esta serie de compresiones y encarecimientos alternativos llevan
consigo una aportación de energía, a intervalos, del foco al medio y generan
ondas sonoras. La campana de un timbre vibra al ser golpeada por su correspondiente
martillo, lo que da lugar a compresiones sucesivas del medio que la rodea, las
cuales se propagan en forma de ondas . Un diapasón, la cuerda de una guitarra o
la de un violín producen sonido según un mecanismo análogo.
En todo tipo de ondas mecánicas el medio juega un papel esencial en la
propagación de la perturbación, hasta el punto de que en ausencia de medio
material, la vibración, al no tener por donde propasarse, no da lugar a la
formación de la onda correspondiente. La velocidad de propagación del sonido
depende de las características del medio. En el caso de medios gaseosos, como
el aire, las vibraciones son transmitidas de un punto a otro a través de
choques entre las partículas que constituyen el gas, de ahí que cuanto mayor
sea la densidad de éste, mayor será la velocidad de la onda sonora
correspondiente. En los medios sólidos son las fuerzas que unen entre sí las
partículas constitutivas del cuerpo las que se encargan de propagar la
perturbación de un punto a otro. Este procedimiento más directo explica que la
velocidad del sonido sea mayor en los sólidos que en los gases.
Sonido físico y sensación
sonora
No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual
es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20
y los 20 000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes
de onda que van desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En
general se trata de ondas de pequeña amplitud.
Cuando una onda sonora de tales características alcanza la membrana sensible
del tímpano, produce en él vibraciones que son transmitidas por la cadena de
huesillos hasta la base de otra membrana situada en la llamada ventana oval.
http://clubensayos.com/Ciencia/Marco-De-Referencia-Y-Trayectoria/243474.html
http://movimientho-itzel.blogspot.mx/2011/01/relacion-desplazamiento-y-tiempo.html
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/averroes/html/adjuntos/2007/12/11/0012/et1.html
http://html.rincondelvago.com/ondas-y-movimientos-ondulatorios.html