MRUV

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado

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Introducción:

Imagina que estás en un parque de diversiones y decides lanzarte por un tobogán acuático. Comienzas lentamente, pero a medida que avanzas, ¡vas más y más rápido! Este fenómeno ocurre gracias al Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV), donde la velocidad cambia constantemente debido a una aceleración. En esta unidad, exploraremos cómo funciona este tipo de movimiento y descubriremos cómo calcular velocidad, aceleración y mucho más.

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Objetivos:

1. Comprender los conceptos básicos de velocidad, aceleración y desplazamiento en MRUV.
2. Resolver problemas utilizando las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente variado.
3. Aplicar conceptos teóricos en actividades prácticas y simulaciones.
4. Desarrollar habilidades para interpretar gráficos relacionados con MRUV.
5. Fomentar el aprendizaje activo y colaborativo mediante actividades gamificadas.

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Contenido:

El tipo de aceleración más sencillo es el movimiento rectilíneo, en el que la rapidez cambia
a razón constante. Este tipo especial de movimiento se conoce como movimiento uniformemente acelerado o de aceleración uniforme.

Por ejemplo, considere un automóvil que se mueve con aceleración uniforme de una rapidez inicial de 12 m /s a una final de 22 m /s. Si consideramos la dirección a la derecha como positiva, la velocidad del auto en A es de +12 m /s y su velocidad final en B es de +22 m /s. Si el incremento en la velocidad requiere 5 s, la aceleración puede determinarse a partir de la ecuación:

La respuesta se lee como dos metros por segundo por segundo o dos metros por segundo
al cuadrado. Esto significa que cada segundo el automóvil incrementa su rapidez en 2 m /s.
Puesto que el auto ya iba a 12 m /s cuando empezamos a contar el tiempo, después de 1, 2 y
3 s tendría valores para la rapidez de 14, 16 y 18 m /s, respectivamente.

Video de refuerzo de contenidos

Ejemplos de Aplicación Práctica

1. Diseño y Seguridad de Carreteras

• Ejemplo: Un vehículo que frena en una carretera mojada recorre más distancia que en una carretera seca debido a la aceleración negativa (frenado). Los ingenieros utilizan las ecuaciones del MRUV para calcular la distancia de frenado necesaria para garantizar la seguridad.
• Utilidad: Ayuda a determinar las distancias mínimas entre vehículos o el diseño adecuado de rampas de frenado en autopistas.

2. Lanzamiento de Cohetes y Tecnología Espacial

• Ejemplo: Cuando un cohete despega, su velocidad aumenta constantemente debido a una aceleración proporcionada por los motores. Los científicos utilizan las fórmulas de MRUV para calcular la altura alcanzada en un tiempo dado o la velocidad necesaria para salir de la atmósfera.
• Utilidad: Planificación precisa de trayectorias y optimización del uso de combustible.

3. Deportes y Actividades Recreativas

• Ejemplo: En el atletismo, los entrenadores analizan el tiempo y la aceleración de un corredor para mejorar su desempeño. Si un atleta comienza desde el reposo y alcanza una velocidad máxima, el desplazamiento y la aceleración pueden calcularse con las fórmulas de MRUV.
• Utilidad: Mejorar estrategias de entrenamiento y diseñar pistas adecuadas para maximizar la eficiencia.

4. Cinemática de Vehículos en Tránsito

• Ejemplo: Un tren que comienza a acelerar desde una estación necesita recorrer una cierta distancia antes de alcanzar su velocidad de crucero. Con las fórmulas de MRUV, los operadores pueden calcular el tiempo necesario para llegar a la próxima parada.
• Utilidad: Gestión eficiente de horarios de transporte público y sistemas ferroviarios.

5. Investigación de Accidentes

• Ejemplo: En la reconstrucción de accidentes de tráfico, se utilizan los datos de frenado y desplazamiento para determinar la velocidad inicial de un vehículo antes del impacto.
• Utilidad: Proveer evidencia en investigaciones legales y mejorar sistemas de seguridad vehicular.

Actividades:

Actividad No. 3: Simulación Virtual de MRUV

Objetivo:

Usar un simulador para visualizar y analizar el movimiento de un objeto en MRUV.

Materiales:

• Simulador online: Laboratorio de movimiento rectilíneo Educaplus

• Acceso a computadora/tableta con internet

Plantilla del Taller:

1. Instrucciones:
   • Accede al simulador.
   • Configura los siguientes parámetros para un objeto en MRUV:
     • Velocidad inicial = 0 m/s
     • Aceleración = 2 m/s²
     • Tiempo total de simulación = 10 s
   • Observa los gráficos de posición vs. tiempo y velocidad vs. tiempo.
2. Preguntas a Resolver:
   • ¿Qué desplazamiento total realiza el objeto en 10 segundos?
   • ¿Cuál es la velocidad final?
   • Analiza cómo cambia la pendiente del gráfico Velocidad vs. Tiempo.
3. Taller Adicional:
   • Cambia los valores de velocidad inicial y aceleración. Registra cómo se modifican los gráficos y responde:
     • ¿Qué sucede si velocidad inicial es mayor que cero?
     • ¿Cómo afecta una aceleración negativa?
4. Informe:
   • Completa un reporte con capturas de los gráficos obtenidos y explica cómo las fórmulas del MRUV coinciden con los resultados del simulador.