Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

Grado 11 → Mecánica → dinámico ↓


Desplazamiento y Distancia


La cinemática es una rama de la física que describe el movimiento de los objetos sin considerar las fuerzas que causan el movimiento. Se ocupa de los conceptos de velocidad, aceleración, distancia y desplazamiento. De estos, la distancia y el desplazamiento son dos conceptos fundamentales que ayudan a entender efectivamente la naturaleza del movimiento. Esta discusión discutirá estos conceptos en detalle y los ilustrará con ejemplos para promover la comprensión.

Entendiendo la distancia

La distancia se refiere a la longitud total del camino recorrido por un objeto durante su movimiento. Es una cantidad escalar, lo que significa que solo tiene magnitud y no dirección. Cuando te mueves de un punto a otro, el camino que tomas es la distancia. Es como mirar el odómetro de tu coche, que mide la distancia recorrida por el coche a lo largo de su vida. Ya sea que viajes en línea recta o por un camino curvo, la distancia siempre será la longitud total del camino.

Por ejemplo, imagina que estás caminando en un parque. Si empiezas en el punto A, caminas por todo el parque y regresas al punto A, la distancia que recorres es la longitud total del camino que tomas.

Entendiendo el desplazamiento

El desplazamiento es diferente de la distancia porque representa un cambio en la posición de un objeto. Es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como dirección. El desplazamiento mide cuán lejos se ha movido un objeto desde su posición inicial hasta su posición final. Si viajas del punto A al punto B, tu desplazamiento es la distancia en línea recta de A a B, más la dirección.

Utilizando el mismo ejemplo de caminar en el parque, si empiezas en el punto A y terminas allí, tu desplazamiento será cero porque no ha habido ningún cambio en tu posición.

Explicaciones visuales

Utilicemos un ejemplo visual para aclarar este concepto:

A B C D A

En el ejemplo anterior:

  • Supongamos que comienzas en el punto A (50,100).
  • Caminas hasta el punto B (150,100), luego al punto C (250,100), luego al punto D (350,100) y finalmente regresas al punto A (450,100).

La distancia que has recorrido es la suma de todos estos segmentos: la longitud total del camino. Sin embargo, el desplazamiento es cero porque tus puntos de inicio y fin son los mismos, lo que indica que no hay cambio en la posición.

Más ejemplos de texto

Ejemplo 1: Movimiento en línea recta

Supongamos que un coche se mueve desde la posición X a la posición Y en un camino recto. El coche recorre 100 m. En este caso, tanto la distancia como el desplazamiento del coche son 100 m en la dirección de línea recta desde X hasta Y, ya que el camino recorrido por el coche y la línea que conecta las posiciones inicial y final son los mismos.

Ejemplo 2: Camino circular

Suponga que un atleta corre en una pista circular con un diámetro de 100 m y regresa al punto de partida. La distancia recorrida por el atleta es la circunferencia de la pista:

Distancia = π × diámetro = 3.14 × 100 = 314 metros
Distancia = π × diámetro = 3.14 × 100 = 314 metros

Sin embargo, el desplazamiento del atleta es 0 m porque las posiciones inicial y final son las mismas.

Ejemplo 3: Camino no recto

Imagina a una persona caminando en un patrón zigzagueante desde el punto A hasta B. La distancia total recorrida será mayor que el desplazamiento, que es la distancia en línea recta de A a B. Esta situación se puede ver claramente utilizando la siguiente visualización:

A B

Aquí, las líneas sólidas representan el camino recorrido, mientras que la línea roja discontinua representa el desplazamiento.

Características específicas

  • Escalar vs. Vector: La distancia es una cantidad escalar. Solo tiene magnitud, no dirección. El desplazamiento es una cantidad vectorial que tiene tanto magnitud como dirección.
  • Dependencia del camino: La distancia depende del camino tomado mientras que el desplazamiento solo considera las posiciones inicial y final independientemente del camino.
  • Importancia del cero: El desplazamiento puede ser cero si los puntos inicial y final son los mismos. La distancia no puede ser cero a menos que el objeto no se haya movido en absoluto.

En lenguaje cotidiano, la distancia y el desplazamiento pueden parecer similares, pero en física su diferencia es muy importante, lo que nos permite describir el movimiento de manera integral. Es importante entender estos conceptos, especialmente al determinar otras cantidades cinéticas como la velocidad, que se deriva del desplazamiento.

Representación matemática

Para el movimiento lineal a lo largo de una línea recta, el desplazamiento se puede calcular como:

Desplazamiento = Posición Final - Posición Inicial
Desplazamiento = Posición Final - Posición Inicial

Por ejemplo, si un objeto comienza en la posición de 5 m y se mueve a la posición de 15 m, su desplazamiento será:

Desplazamiento = 15 - 5 = 10 metros
Desplazamiento = 15 - 5 = 10 metros

En este caso lineal, la distancia seguirá siendo de 10 metros. Sin embargo, en una situación de curva o giro, como un círculo, la distancia y el desplazamiento no serán iguales.

Dirección y convención de señales

En física, la elección de la dirección positiva y negativa es arbitraria y se basa en el sistema de coordenadas utilizado. Típicamente, el movimiento hacia la derecha o hacia arriba se considera positivo, mientras que el movimiento hacia la izquierda o hacia abajo se considera negativo. El signo del desplazamiento refleja esta elección de dirección. Si te mueves de un punto más alto a uno más bajo en esta dirección elegida, el desplazamiento resultante será negativo.

Tomemos otro ejemplo:

Considera moverte hacia adelante en la línea numérica:

0 1 2 3 4 5 6

Si comienzas en la posición 2 en la línea numérica y subes hasta la posición 5, luego regresas a la posición 0:

  • La distancia recorrida es: 2 → 5 = 3 , 5 → 0 = 5 , por lo que el total es: 3 + 5 = 8 unidades.
  • El desplazamiento es simplemente la diferencia del inicio al fin, 0 - 2 = -2 unidades.

Conclusión

Entender la distancia y el desplazamiento sienta las bases para conceptos más complejos en la dinámica, lo que a su vez ayuda a entender otros temas como la velocidad y la aceleración. Al distinguir entre la naturaleza escalar de la distancia y la naturaleza vectorial del desplazamiento, se puede describir y analizar efectivamente el movimiento en varios contextos. La práctica constante con diferentes escenarios fortalece la comprensión y aplicación de estos importantes conceptos en diversos problemas del mundo real y académicos.


Grado 11 → 1.1.3


U
username
0%
completado en Grado 11

← Anterior (1.1.2)
Movimiento en dos y tres dimensiones
Siguiente (1.1.4) →
Velocidad y rapidez

Comentarios 



Desplazamiento y Distancia

https://www.physicsflow.com/g11/1.1.3?pfal=es