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La velocidad de una partícula que se desplaza en el eje X viene dada por la gráfica mostrada. a) Construya las gráficas a → t. b) Determine el desplazamiento realizado entre t = 4 s y t = 14 s. c) Determine la distancia total recorrida. DESPLAZAMIENTO Y DISTANCIA RECORRIDA. 18 V(m/s) 10 t(s) t 4 8 -12 14 𝑚 = 𝑎 = ∆𝑣 ∆𝑡 = 𝑣𝑓 − 𝑣𝑜 𝑡𝑓 − 𝑡𝑜 La gráfica de velocidad en función del tiempo representa la ecuación de una línea recta cuya pendiente (m) corresponde al valor de la aceleración (a). La gráfica de velocidad presenta tres pendientes a1, a2 y a3. a2 Con la ecuación de la pendiente se puede calcular las tres aceleraciones v t a t 𝑎1 = 18 − 10 4 − 0 = 8 4 = 2𝑚 𝑠2⁄ 𝑎2 = 18 − 18 8 − 4 = 0 4 = 0𝑚 𝑠2⁄ La primera pendiente comienza en t=0 s y termina en t=4 s. Para to=0 s la vo es 10 m/s, para tf=4 s la vf es 18 m/s. 𝑎3 = −12 − 18 14 − 8 = −30 6 = −5𝑚 𝑠2⁄ La segunda pendiente comienza en t=4 s y termina en t=8 s. Para to=4 s la vo es 18 m/s, para tf=8 s la vf es 18 m/s. La tercera pendiente comienza en t=8 s y termina en t=14 s. Para to=8 s la vo es 18 m/s, para tf=14 s la vf es -12 m/s. 2 -5 A1 A2 A3 A4 El área bajo la gráfica velocidad en función del tiempo representa el cambio en la posición. ∆x=desplazamiento ∆𝑥 = 𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3 + 𝐴4 La distancia recorrida es la suma del valor absoluto del área bajo la gráfica velocidad en función del tiempo. 𝐷𝑅 = |𝐴1| + |𝐴2| + |𝐴3| + |𝐴4| Áreas bajo la gráfica velocidad – tiempo. 𝐴1 = 𝑏 ∙ (ℎ1 + ℎ2) 2 = 4 ∙ (10 + 18) 2 = 56𝑚 𝐴2 = 𝑏 ∙ ℎ = 4 ∙ 18 = 72𝑚 𝑏 = (𝑡 − 8) = 11,6 − 8 = 3,6𝑠 𝐴3 = 𝑏 ∙ ℎ 2 = 3,6 ∙ 18 2 = 32,4𝑚 𝑏 = (14 − 𝑡) = 14 − 11,6 = 2,4𝑠 𝐴4 = 𝑏 ∙ ℎ 2 = 2,4 ∙ (−12) 2 = −14,4𝑚 Desplazamiento realizado entre t = 4 s y t = 14 s. Distancia total recorrida. Para calcular el área 3 y el área 4, primero se calcula el tiempo que corresponde al corte (vf=0) de la pendiente a3. 𝑎3 = 0 − 18 𝑡 − 8 18 A3 −5 = 0 − 18 𝑡 − 8 𝑡 = 0 − 18 −5 + 8 𝑡 = 11.6𝑠 ∆𝑥 = 𝐴2 + 𝐴3 + 𝐴4 ∆𝑥 = 72 + 32,4 − 14,4 ∆𝑥 = 90𝑚 𝐷𝑅 = |𝐴1| + |𝐴2| + |𝐴3| + |𝐴4| 𝐷𝑅 = 56 + 72 + 32,4 + 14,4 𝐷𝑅 = 174,8𝑚
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