1. Movimiento rectilíneo
Definición 15 — Velocidad media y velocidad instantánea.
Si es la posición de un móvil en el instante , la velocidad media en el intervalo es
es decir, la pendiente de la recta secante. La velocidad instantánea en es la derivada
y la aceleración es . El signo de indica el sentido del movimiento; su valor absoluto es la rapidez.
Ejemplo31Velocidad media frente a velocidad instantánea
Un objeto cae según (altura en metros, en segundos).
- 1.
- Velocidad media en : se evalúa la posición en los extremos, y , y se calcula m/s.
- 2.
- El signo negativo indica que el objeto baja; el valor m/s es la rapidez media.
- 3.
- Velocidad instantánea: se deriva la posición, , de modo que m/s y m/s.
- 4.
- La velocidad media del paso queda entre esos dos valores: es la pendiente de la secante, mientras que y son las pendientes de las tangentes en los extremos del intervalo.
Ejercicio 2.1
Un objeto se lanza hacia arriba desde cierta altura, y
segundos después su
altura, en metros, es .
- 1
- Calcule su velocidad promedio durante el primer segundo..
- 2
- Calcule su velocidad promedio durante el intervalo ..
- 3
- Calcule su velocidad promedio durante el intervalo ..
- 4
- ¿Cuál es su velocidad instantánea s después de ser lanzado?.
- 5
- ¿Con qué velocidad golpea el suelo?.
Ejercicio 2.2
Una piedra se deja caer desde un puente de m
de altura, y segundos después
su altura, en metros, es .
- 1
- Calcule su velocidad promedio para ..
- 2
- Calcule su velocidad promedio para ..
- 3
- Calcule su velocidad promedio para ..
- 4
- ¿Cuál es su velocidad instantánea a los tres segundos?.
- 5
- ¿Con qué velocidad golpea el suelo?.
Ejercicio 2.3
Un objeto se deja caer desde cierta altura ,
en metros sobre el suelo, y segundos
después su altura, en metros, es .Al caer
al suelo su velocidad es de m/s.¿Desde
que altura se dejó caer?
m.
Ejercicio 2.4
Un automóvil se dirige hacia una pared. El conductor aplica los frenos y
segundos después la distancia
entre el automóvil y la pared es .
- 1
- ¿Cuál es la velocidad del automóvil segundos después de aplicar los frenos?.
- 2
- ¿Cuánto tiempo tardaría en detenerse si no choca antes?.
- 3
- ¿Cuánto tiempo tardaría en chocar con la pared si no se detiene antes?.
- 4
- ¿Chocará con la pared?Sí, porque tarda menos en chocar que en detenerse.
Ejercicio 2.5
El espacio recorrido por un móvil viene dado por la ecuación
. Compruebe que la velocidad media es
constante en cualquier intervalo.
.