En un movimiento rectilíneo con aceleración constante intervienen cinco magnitudes: el desplazamiento s, la velocidad inicial u, la velocidad final v, la aceleración a y el tiempo t. Tres de ellas suelen bastar para fijar las otras dos. La excepción aparece al despejar t a partir de s, u y a: como es una ecuación de segundo grado, una pelota lanzada hacia arriba puede pasar dos veces por una misma altura o no llegar nunca.
Qué significa cada símbolo
s
- desplazamiento a lo largo de la recta desde el origen, con signo; no coincide con la distancia recorrida
u
- velocidad al comienzo del intervalo
v
- velocidad al término del intervalo
a
- aceleración, idéntica en todo instante del intervalo
t
- duración del intervalo
De dónde viene la fórmula
- Una aceleración constante significa que la velocidad varía en la misma cantidad cada segundo. Tras t segundos habrá cambiado en at. En la gráfica superior esto corresponde a una recta de pendiente a.
- El desplazamiento equivale al área bajo la recta velocidad-tiempo. Dicha superficie es un trapecio con lados paralelos u y v y anchura t.
s=21(u+v)t
- Lleva la primera ecuación a la segunda y v desaparecerá. El rectángulo ut representa la distancia que se recorrería a la velocidad inicial; el triángulo ½at² es la aportación debida a la aceleración.
s=21(u+(u+at))t=ut+21at2
- Elimina t en su lugar. El paso 1 da t = (v − u)/a, y al sustituirlo en el paso 2 el tiempo se esfuma por completo. Como v aparece al cuadrado, esta relación puede arrojar dos velocidades.
s=21(u+v)⋅av−u=2av2−u2 ⇒ v2=u2+2as
- Elige un sentido positivo antes de escribir una sola cifra. Las variables s, u, v y a llevan signo según su orientación en la recta; t nunca. Tomando hacia arriba como positivo, la gravedad resulta ser a = −9,81 m/s².
↑+:a=−g=−9.81 m/s2
- Supone
- La aceleración permanece constante durante todo el intervalo y el movimiento no se desvía de la línea recta. Si la aceleración cambia, el trayecto se divide en tramos sucesivos, cada uno con sus propias cinco magnitudes (problema 8).