Resumenes 
Flashcards 
StudySmarter AI 
Apuntes 
Plan de estudios 
Sets de estudio 
Repeticion espaciada 
Exámenes 
Magazine 
Hacer carrera 
Formacion Profesional 
Mobile App 
Saltar a un capítulo clave
A través de este artículo estudiaremos el movimiento de un cuerpo a velocidad constante, el cual se conoce como movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
Fig. 1: El movimiento rectilíneo uniforme es un tipo de movimiento en el que un cuerpo se desplaza a lo largo de una línea recta a velocidad constante.
¿Qué es el movimiento rectilíneo uniforme?
El movimiento rectilíneo uniforme es aquel movimiento que, al recorrer una trayectoria recta, se desplaza por distancias iguales en tiempos iguales.
En otras palabras, un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniforme si su velocidad (que, como recordarás, es una cantidad vectorial) es constante en intensidad (módulo), dirección y sentido.
La velocidad \( \vec{v} \) es igual al cociente entre el espacio recorrido \(\Delta \vec s \) y el tiempo \(\Delta t\) empleado en recorrerlo:
\[ \vec v = \frac{\Delta \vec s }{\Delta t} \,. \]
Como en este tipo de movimiento la velocidad es constante, tenemos:
\[ \vec v = \frac{\Delta \vec s }{\Delta t} = \text{Constante} \,, \]
y, por tanto, la aceleración es nula:
\[ \vec a = 0\,.\]
En el Sistema Internacional (SI), la velocidad se mide en \( \mathrm{m}/\mathrm{s}\).
Fórmulas del movimiento rectilíneo uniforme
Veamos, ahora, las fórmulas que necesitaremos para resolver ejercicios relacionados con el MRU.
Posición
A partir de la definición de velocidad, podemos deducir fácilmente la ley horaria del movimiento; es decir, la ley que nos permite conocer la posición del cuerpo en cuestión en cada instante:
\[ \vec s = \vec s_0 + \vec v (t -t_0)\,, \]
Donde:
- \( \vec s\) es la posición del cuerpo en el instante \(t\).
- \(t_0\) es el instante inicial.
- \(s_0\) es la posición del cuerpo en \(t=t_0\).
Por simplicidad, supongamos que puede convertirse en:
\[ \vec s = \vec s_0 + \vec v t .\]
Velocidad en el movimiento rectilíneo uniforme
Ya hemos escrito la fórmula de la velocidad; recordémosla:
\[ \vec v = \frac{\vec s - \vec s_0 }{t-t_0} \,.\]
Aunque, a primera vista, pueda parecer diferente, esta fórmula es la misma que la que escribimos anteriormente. De hecho, solo tenemos que sustituir \( \Delta \vec s = \vec s - \vec s_0\) y \( \Delta t = t - t_0\).
Tiempo
El tiempo \(t\) viene dado por la fórmula siguiente:
\[ t = t_0 + \frac{ \lvert \vec s - \vec s_0 \rvert }{ \lvert \vec v \rvert }\,.\]
Gráficas del movimiento rectilíneo uniforme
Como en el movimiento rectilíneo uniforme la velocidad es constante, el diagrama velocidad-tiempo se representa mediante una línea paralela al eje \(x\) (segunda fila en la Fig. 2, gráfico central). En cambio, la posición varía linealmente con el tiempo, como se deduce de la ley horaria del movimiento. El diagrama espacio-tiempo es, por tanto, una línea recta que intercepta el eje \(y\) en \(s_0\) (segunda fila de la Fig. 2, gráfico de la izquierda). El coeficiente angular de esta recta es igual a la velocidad.
Fig. 2: Gráfico espacio-tiempo, velocidad-tiempo y aceleración-tiempo, en el caso de un objeto estacionario, en movimiento rectilíneo uniforme y en movimiento uniformemente acelerado.
Ejercicios del movimiento rectilíneo uniforme
Veamos un par de ejercicios del movimiento rectilíneo uniforme:
Un coche circula, a velocidad constante, por una carretera recta de \(20\,\, \mathrm{km}\) en \(15\,\, \mathrm{min}\).
- Calcula la velocidad en \(\mathrm{m}/\mathrm{s}\).
- ¿Qué distancia podría recorrer a la misma velocidad en media hora?
Solución:
Para responder el primer punto, primero debemos transformar kilómetros en metros y minutos en segundos:
\[20\,\,\mathrm{km} \times \dfrac{1000\,\,\mathrm{m}}{1 \,\,\mathrm{km}} = 20\,000 \,\,\mathrm{m}=20\cdot 10^3\,\,\mathrm{m}\]
\[15 \,\,\mathrm{min} \times \dfrac{60\,\,\mathrm{s}}{1\,\,\mathrm{min}}= 900 \,\,\mathrm{s}.\]
Aplicando la fórmula de la velocidad, obtenemos:
\[v = \frac{\Delta s}{\Delta t}= \frac{20 \cdot 10^3 \, \mathrm{m}}{900 \,\,\mathrm{s}} \approx 22,2 \, \mathrm{m}/\mathrm{s}\]
Para responder a la segunda pregunta, tenemos que calcular el espacio recorrido a la misma velocidad en \(30 \, \,\mathrm{min}\).
Transformamos \(\mathrm{min}\) en \(\mathrm{s}\):
\[30 \,\,\mathrm{min} \times \dfrac{60\,\,\mathrm{s}}{1\,\,\mathrm{min}}= 1800 \,\,\mathrm{s}.\]
\[\Delta s' = v \Delta t' = (22,2 \,\, \mathrm{m}/\mathrm{s} ) \, 1800 \,\, \mathrm{s} = 39\,960 \,\, \mathrm{m}.\]
Por tanto, el coche podría viajar \(39\,960 \, \mathrm{m}\) en media hora con la misma velocidad.
Dos corredores parten de los extremos de una carretera recta de 10 kilómetros de longitud. El corredor A corre a una velocidad constante de \( 15 \, \mathrm{km}/\mathrm{h}\) y el corredor B corre a una velocidad de \( 18 \, \mathrm{km}/\mathrm{h}\).
- ¿Después de cuánto tiempo se encuentran los corredores?
- ¿A qué distancia del punto de partida del corredor A?
Solución:
Comencemos eligiendo como dirección positiva la que va del corredor A al corredor B. Entonces, podemos fijar el origen en el punto de partida del corredor A. La posición inicial del corredor A será, por tanto, \( s_{0A}= 0 \, \mathrm{km}\). La posición inicial del corredor B será \( s_{0B}= 10 \, \mathrm{km}\).
Las ecuaciones de movimiento para los dos corredores son las siguientes:
\[ s_A = s_{0A} + v_A t \]
\[ s_B = s_{0B} - v_B t \]
El valor de \(v_B\) es negativo, porque hemos elegido la dirección de desplazamiento del corredor A como la dirección positiva.
Sustituyendo \( s_{0A}= 0 \) en la primera ecuación e igualando los dos miembros en el lado derecho de la ecuación, porque nos interesa el momento en que los dos corredores se encuentran (es decir, el momento en que \(s_A = s_B\)), obtenemos:
\[ v_A t = s_{0B} - v_B t \]
\[t (v_A + v_B) = s_{0B} \]
\[ t = \frac{s_{0B}}{v_A + v_B} \]
El siguiente paso es sustituir los valores dados en las ecuaciones de arriba:
\[ t = \frac{10 \, \,\mathrm{km}} {15 \,\, \mathrm{km}/\mathrm{h}+ 18 \,\, \mathrm{km}/\mathrm{h}}= 0,3 \, \mathrm{h} \approx 18\,\, \mathrm{min}.\]
Los dos corredores se encontrarán después de aproximadamente \(18 \,\, \mathrm{min}\).
Para encontrar la distancia desde el punto de partida del corredor A en la que se encuentran los dos corredores, tenemos que sustituir el tiempo en el que se encuentran, en la ecuación del tiempo para el corredor A. Considerando \(t^* = 0,3 \mathrm{h}\), tenemos:
\[ s(t^*)= v_A t^* = (15 \, \,\mathrm{km}/\mathrm{h}) \, (0,3 \, \mathrm{h} )= 4,5 \, \mathrm{km}.\]
Los dos corredores se encuentran a \(4,5 \, \, \mathrm{km} \) del punto de partida del corredor A.
Aplicaciones del movimiento rectilíneo uniforme
El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) se utiliza en diversas aplicaciones de la vida cotidiana y en la ciencia. Algunos ejemplos son:
- En carreteras o autopistas, cuando un vehículo se mueve a una velocidad constante (sin acelerar ni desacelerar,) se puede modelar su movimiento como un MRU.
- El movimiento de los planetas alrededor del Sol se puede aproximar como un MRU, en escalas de tiempo y distancia específicas.
- En experimentos de laboratorio que requieran el estudio de objetos que se mueven a velocidades constantes, como en la dinámica de colisiones o en el análisis de la aceleración de objetos en el aire.
- En la programación de videojuegos y simulaciones virtuales se utilizan modelos de MRU para representar el movimiento de personajes o vehículos en el entorno virtual.
- En la biomecánica del movimiento humano el MRU se utiliza para estudiar el desplazamiento de los atletas en actividades como la carrera, el ciclismo o la natación.
Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) - Puntos clave
- Un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniforme si, al desplazarse en una trayectoria recta, recorre distancias iguales en tiempos iguales.
- En el movimiento rectilíneo uniforme, la velocidad es constante y, por tanto, igual a \(\dfrac{\Delta \vec{s}}{\Delta t}\), donde \(\Delta \vec{s}\) es el espacio recorrido en el tiempo \(\Delta t\).
Como en el movimiento rectilíneo uniforme la velocidad es constante, el diagrama velocidad-tiempo se representa por una recta paralela al eje x.
En el movimiento rectilíneo uniforme, la posición varía linealmente con el tiempo. El diagrama espacio-tiempo es, por tanto, una recta que intercepta el eje y en la posición inicial y cuyo coeficiente angular es la velocidad.
Aprende más rápido con las 8 tarjetas sobre Movimiento rectilíneo uniforme
Regístrate gratis para acceder a todas nuestras tarjetas.
Preguntas frecuentes sobre Movimiento rectilíneo uniforme
¿Qué es el movimiento rectilíneo uniforme y sus fórmulas?
El movimiento rectilíneo uniforme es aquel movimiento que al recorrer una trayectoria recta, recorre distancias iguales en tiempos iguales. Las fórmulas del movimiento rectilíneo uniforme son:
s = s0 + v·t
t = t0 + |s - s0|/|v|
v= (s-s0)/(t-t0)
¿Dónde se utiliza el movimiento rectilíneo uniforme?
El movimiento rectilíneo uniforme se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones en la vida cotidiana, la ciencia, la tecnología, la ingeniería y el deporte.
Por ejemplo, es útil para describir y predecir el movimiento de objetos que se desplazan a velocidades constantes en línea recta.
¿Cuáles son las ecuaciones del movimiento uniforme?
Las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme son:
s = s0 + v·t
t = t0 + |s - s0|/|v|
v= (s-s0)/(t-t0)
¿Cómo se calcula la aceleración en el movimiento rectilíneo uniforme?
Para calcular la aceleración en el movimiento rectilíneo uniforme, tan solo tenemos que saber lo siguiente:
a=0
Esto se debe a que la velocidad del objeto que se mueve en MRU se mantiene constante en el tiempo; por lo tanto, la aceleración es igual a cero.
¿Cómo resolver un problema de movimiento rectilíneo uniforme?
Para resolver un problema de movimiento rectilíneo uniforme, podemos utilizar las ecuaciones de movimiento.
Acerca de StudySmarter
StudySmarter es una compañía de tecnología educativa reconocida a nivel mundial, que ofrece una plataforma de aprendizaje integral diseñada para estudiantes de todas las edades y niveles educativos. Nuestra plataforma proporciona apoyo en el aprendizaje para una amplia gama de asignaturas, incluidas las STEM, Ciencias Sociales e Idiomas, y también ayuda a los estudiantes a dominar con éxito diversos exámenes y pruebas en todo el mundo, como GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur y más. Ofrecemos una extensa biblioteca de materiales de aprendizaje, incluidas tarjetas didácticas interactivas, soluciones completas de libros de texto y explicaciones detalladas. La tecnología avanzada y las herramientas que proporcionamos ayudan a los estudiantes a crear sus propios materiales de aprendizaje. El contenido de StudySmarter no solo es verificado por expertos, sino que también se actualiza regularmente para garantizar su precisión y relevancia.
Aprende más