A.1 · Cinemática

Esta hoja didáctica cubre temas seleccionados de HL para el curso cuya primera evaluación fue en 2025; no constituye todo el programa.

Requisitos previos: leer las cantidades y unidades indicadas, y aplicar aritmética y las condiciones del modelo siguientes.

Los ejemplos son originales y ficticios: no son mediciones reales ni investigaciones estudiantiles reales.

¿Qué explicaría esta observación?

• Un velocímetro proporciona una lectura en un instante dado. Un promedio de viaje puede ocultar paradas y cambios rápidos de velocidad.

Construya el modelo

• El desplazamiento incluye dirección; la distancia cuenta la longitud total del trayecto.
• Velocidad es el cambio de desplazamiento por unidad de tiempo.
• Aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo.
• velocidad: Tasa de cambio del desplazamiento.
• aceleración: Tasa de cambio de la velocidad.

Elija evidencias que puedan probarlo

• La pendiente de una gráfica de posición-tiempo es la velocidad.
• El área bajo una gráfica de velocidad-tiempo da el desplazamiento.
• Una fórmula de aceleración constante solo es válida cuando se justifica su suposición.

En el laboratorio: Elija una dirección positiva y especifíquela. Utilice una barrera de luz o un vídeo con una escala y un intervalo de fotogramas conocidos para obtener mediciones de movimiento repetibles. Evite asumir que la cronometraje manual es exacto en intervalos muy cortos.

Trabaje desde cantidades conocidas

• Conocido: la velocidad aumenta uniformemente de 2 a 10 metros por segundo en 4 s. a = (v-u)/t. a = (10-2)/4 = 2 metros por segundo al cuadrado.
• El desplazamiento es igual al área del trapecio: s = (u+v)t/2 = (2+10)×4/2 = 24 m.

Tu turno: La velocidad cambia de 3 a 15 metros por segundo en 6 s. Calcule la aceleración.

Verifique la conclusión y sus límites

• Una velocidad negativa indica dirección según la convención de signos elegida; no necesariamente significa desaceleración.

Falso: Una velocidad negativa siempre significa que el objeto está frenando. Una velocidad negativa indica movimiento en dirección opuesta a la dirección positiva elegida. El objeto solo frena cuando la aceleración se opone a la velocidad; una velocidad negativa con aceleración negativa implica que el objeto está acelerando.

Clave:

• El desplazamiento incluye dirección; la distancia cuenta la longitud total del trayecto.
• La pendiente de una gráfica de posición-tiempo es la velocidad.
• Observe: una velocidad negativa indica dirección bajo la convención de signos elegida; no necesariamente significa que esté frenando.

Escribe partiendo de una aceleración de 6 metros por segundo cuadrado

• La velocidad cambia de 4 a 22 metros por segundo en 3 s.
• Encuentra la aceleración y el desplazamiento. Una velocidad negativa indica una dirección.

Escribe partiendo de una pendiente de menos 2

• Una línea de velocidad-tiempo desciende de 6 a 0 metros por segundo entre t = 0 y t = 3 s.
• La pendiente es (0 − 6) ÷ 3 = −2 metros por segundo cuadrado —desaceleración uniforme, el signo solo nombrando la dirección positiva elegida—.

Escribe partiendo de un desplazamiento de 100 metros

• Un objeto se mueve a velocidad constante de 20 metros por segundo durante 5 s.
• Desplazamiento = 20 × 5 = 100 m, y su gráfica de desplazamiento-tiempo es una línea recta de pendiente 20.

Escribe partiendo de una velocidad final negativa

• Un objeto en +8 m s⁻¹ desacelera a 2 m s⁻² durante 6 s.
• v = 8 − 12 = −4 m s⁻¹: se detuvo en t = 4 s e invirtió — la fórmula refleja honestamente la dirección.