Movimiento rectilíneo acelerado

Ejercicio 01

Un tren parte del reposo y se mueve con aceleración constante. En un instante dado estaba viajando a 32 pies/s y 162 pies después su rapidez era de 52 pies/s. 

Calcular:

a) la aceleración

b) el tiempo empleado en recorrer los 162 pies.

c) el tiempo requerido para alcanzar la rapidez de 32 pies/s

d) la distancia recorrida desde que se puso en marcha, hasta que alcanzó una rapidez de 32 pies/s

Análisis previo

Hagamos primero algunas Conversiones:

1 pie  = 0,3048 metro

32 pies = 9,7536 metros (velocidad inicial)

52 pies = 15,8496 metros (velocidad final)

162 pies = 49,3776 metros (distancia recorrida)

Nota:

También podemos trabajar con valores en pies y al final convertirlos a metros.

Es lo que haremos: trabajaremos con pies,

a) Calculamos la aceleración,

Como tenemos el valor de velocidad inicial (vi) 32 pies/s, la velocidad final (vf) 52 pies/s y la distancia recorrida (162 pies):

Aplicamos la fórmula

movimiento_ejercicio1_001

Que se lee:

la velocidad final al cuadrado es igual a la velocidad inicial al cuadrado más doble aceleración por distancia recorrida.

Y despejamos, para encontrar el valor de a (aceleración), el único valor que no conocemos en la ecuación indicada.

movimiento_ejercicio1_002

En metros queda

a = 1,58 m/s2

Nota:

Lo marcado en rojo se simplifica y queda la unidad final; en este caso, metros por segundo al cuadrado.

Para conciliar con la materia tratada, Ver:

https://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_rectilineo_acelerado.html

Notarás, además, que es necesario saber resolver ecuaciones.

Para estudiarlo, Ver:

https://www.profesorenlinea.cl/matematica/Ecuaciones_primer_grado.html

b) Calculemos el tiempo empleado en recorrer los 162 pies.

El tiempo lo podemos obtener a partir de los valores de velocidad en el intervalo y la aceleración ya calculada:

Para ello, usamos la fórmula

movimiento_ejercicio1_003

Que se lee:

la velocidad final es igual a la velocidad inicial más la aceleración por el tiempo empleado.

Despejamos la ecuación y calculamos la variable tiempo, único valor que no está en la ecuación.

movimiento_ejercicio1_004

Nota:

Lo marcado en rojo se simplifica y queda la unidad final; en este caso, segundos

c) Calculemos el tiempo requerido para alcanzar la rapidez de 32 pies/s

Aplicamos la misma ecuación anterior; solo que ahora nos fijamos en que la velocidad inicial es igual a cero.

movimiento_ejercicio1_005

d) Calculemos la distancia recorrida desde que se puso en marcha, hasta que alcanzó una rapidez de 32 pies/s

De nuevo, usamos la primera ecuación, recordando que la velocidad inicial es igual a cero.

movimiento_ejercicio1_001

Solo que ahora despejamos para conocer el valor de d (distancia desde que parte hasta que llega a 32 pies)

movimiento_ejercicio1_006

Despejamos d (distancia)

movimiento_ejercicio1_007

Convertidos en metros, tenemos d = 30 metros