Cinemática

Objetivo de aprendizaje 1.1.A: Describir una cantidad escalar o vectorial utilizando la magnitud y la dirección, según corresponda.

• 1.1.A.1 Los escalares son cantidades descritas únicamente por su magnitud; los vectores son cantidades descritas tanto por su magnitud como por su dirección.
• 1.1.A.2 Los vectores pueden modelarse visualmente como flechas con la dirección adecuada y longitudes proporcionales a su magnitud.
• 1.1.A.3 La distancia y la rapidez son ejemplos de cantidades escalares, mientras que la posición, el desplazamiento, la velocidad y la aceleración son ejemplos de cantidades vectoriales.
  • 1.1.A.3.i Los vectores se notan con una flecha sobre el símbolo de dicha cantidad.
    • Ecuación: $\vec{v} = \vec{v}_0 + \vec{a}t$
  • 1.1.A.3.ii No es necesaria la notación vectorial para las componentes de un vector a lo largo de un eje. En una dimensión, el signo de la componente describe completamente la dirección de dicha componente.
    • Ecuación derivada: $v_x = v_{x0} + a_x t$

Objetivo de aprendizaje 1.1.B: Describir una suma de vectores en una dimensión.

• 1.1.B.1 Al determinar una suma de vectores en un sistema de coordenadas unidimensional dado, las direcciones opuestas se denotan con signos opuestos.

Objetivo de aprendizaje 1.2.A: Describir un cambio en la posición de un objeto.

• 1.2.A.1 Al utilizar el modelo de partícula, se ignoran el tamaño, la forma y la configuración interna del objeto. El objeto puede tratarse como un único punto con propiedades extensivas como la masa y la carga.
• 1.2.A.2 El desplazamiento es el cambio en la posición de un objeto.
  • Ecuación: $\Delta x = x - x_0$

Objetivo de aprendizaje 1.2.B: Describir la velocidad y la aceleración medias de un objeto.

• 1.2.B.1 Las medias de velocidad y aceleración se calculan considerando los estados inicial y final de un objeto durante un intervalo de tiempo.
• 1.2.B.2 La velocidad media es el desplazamiento de un objeto dividido por el intervalo de tiempo durante el cual ocurre ese desplazamiento.
  • Ecuación: $\vec{v}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{x}}{\Delta t}$
• 1.2.B.3 La aceleración media es el cambio en la velocidad dividido por el intervalo de tiempo durante el cual ocurre ese cambio en la velocidad.
  • Ecuación: $\vec{a}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$

Objetivo de aprendizaje 1.2.C: Describir la velocidad y la aceleración de un objeto.

• 1.2.C.4 Un objeto está acelerando si cambian la magnitud y/o la dirección de su velocidad.
• 1.2.C.5 Calcular la velocidad media o la aceleración media durante un intervalo de tiempo muy pequeño produce un valor muy cercano a la velocidad instantánea o a la aceleración instantánea.

Objetivo de Aprendizaje 1.3.A: Describir la posición, velocidad y aceleración de un objeto mediante representaciones del movimiento de dicho objeto.

• 1.3.A.1 El movimiento puede representarse mediante diagramas de movimiento, figuras, gráficas, ecuaciones y descripciones narrativas.
• 1.3.A.2 Para una aceleración constante, se pueden utilizar tres ecuaciones cinemáticas para describir el movimiento lineal instantáneo en una dimensión:
  • Ecuación: $v_x = v_{x0} + a_x t$
  • Ecuación: $x = x_0 + v_{x0}t + \dfrac{1}{2}a_x t^2$
  • Ecuación: $v_x^2 = v_{x0}^2 + 2a_x(x - x_0)$
  • Nota: Las ecuaciones anteriores están escritas para indicar el movimiento en la dirección x, pero estas ecuaciones pueden usarse en cualquier dimensión simple según corresponda.
• 1.3.A.3 Cerca de la superficie de la Tierra, la aceleración vertical causada por la fuerza de gravedad es hacia abajo, constante y tiene un valor medido aproximadamente igual a $a_g = g \approx 10 \ m/s^2$.
• 1.3.A.4 Las gráficas de posición, velocidad y aceleración como funciones del tiempo se pueden usar para encontrar las relaciones entre esas cantidades.
  • 1.3.A.4.i La velocidad instantánea de un objeto es la tasa de cambio de su posición, lo cual es igual a la pendiente de una línea tangente a un punto en una gráfica de la posición del objeto como función del tiempo.
  • 1.3.A.4.ii La aceleración instantánea de un objeto es la tasa de cambio de su velocidad, lo cual es igual a la pendiente de una línea tangente a un punto en una gráfica de la velocidad del objeto como función del tiempo.
  • 1.3.A.4.iii El desplazamiento de un objeto durante un intervalo de tiempo es igual al área bajo la curva de una gráfica de la velocidad del objeto como función del tiempo (es decir, el área acotada por la función y el eje horizontal para el intervalo correspondiente).
  • 1.3.A.4.iv El cambio en la velocidad de un objeto durante un intervalo de tiempo es igual al área bajo la curva de una gráfica de la aceleración del objeto como función del tiempo.

Declaración de límite: AP Physics 1 no espera que los estudiantes analicen cuantitativamente una aceleración no uniforme. Sin embargo, se esperará que los estudiantes sean capaces de analizar cualitativamente, dibujar gráficas apropiadas y discutir situaciones en las que la aceleración sea no uniforme.

Declaración de límite: Para todas las situaciones en las que se requiera una cantidad numérica para $g$, se utilizará el valor $g \approx 10 \ m/s^2$. No obstante, los estudiantes no serán penalizados por utilizar correctamente los valores más precisos comúnmente aceptados de $g = 9.81 \ \text{m/s}^2$ o $g = 9.8 \ \text{m/s}^2$.

Objetivo de aprendizaje 1.4.A: Describir el marco de referencia de un observador dado.

• 1.4.A.1 La elección del marco de referencia determinará la dirección y la magnitud de las cantidades medidas por un observador en ese marco de referencia.

Objetivo de aprendizaje 1.4.B: Describir el movimiento de los objetos según lo medido por observadores en diferentes marcos de referencia inerciales.

• 1.4.B.1 Las mediciones de un marco de referencia dado pueden convertirse en mediciones de otro marco de referencia.
• 1.4.B.2 La velocidad observada de un objeto resulta de la combinación de la velocidad del objeto y la velocidad del marco de referencia del observador.
  • 1.4.B.2.i Combinar el movimiento de un objeto con el movimiento de un observador en un marco de referencia dado implica la suma o resta de vectores.
  • 1.4.B.2.ii La aceleración de cualquier objeto es la misma independientemente del marco de referencia inercial desde el cual se mida.

Enunciado de límite: A menos que se indique lo contrario, se puede asumir que el marco de referencia de cualquier problema es inercial.

Enunciado de límite: La suma o resta de vectores para encontrar velocidades relativas está restringida al movimiento en una dimensión para AP Physics 1.

Objetivo de aprendizaje 1.5.A: Describir los componentes perpendiculares de un vector.

• 1.5.A.1 Los vectores pueden modelarse matemáticamente como la resultante de dos componentes perpendiculares.
• 1.5.A.2 Los vectores pueden descomponerse en componentes utilizando un sistema de coordenadas elegido.
• 1.5.A.3 Los vectores pueden descomponerse en componentes perpendiculares usando funciones trigonométricas y relaciones.
  • Ecuación: $\sin \theta = \dfrac{a}{c}$
  • Ecuación: $\cos \theta = \dfrac{b}{c}$
  • Ecuación: $\tan \theta = \dfrac{a}{b}$
  • Ecuación: $a^2 + b^2 = c^2$

Objetivo de aprendizaje 1.5.B: Describir el movimiento de un objeto que se desplaza en dos dimensiones.

• 1.5.B.1 El movimiento en dos dimensiones puede analizarse mediante relaciones cinemáticas unidimensionales si el movimiento se separa en componentes.
• 1.5.B.2 El movimiento parabólico es un caso especial del movimiento en dos dimensiones que presenta aceleración nula en una dimensión y aceleración constante, no nula, en la segunda dimensión.