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Si un objeto mueve a 5 metros en un segundo, ¿su velocidad es 10 m/s?

Estoy leyendo el tutorial de física classroom.com y estoy en Sentido de la Pendiente para un v-t gráfica. Se da datos de un objeto experimenta una aceleración:

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Este es el mapa correspondiente para el objeto de la velocidad:

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En 0 segundos la posición del objeto es de 0 metros. Y la velocidad es de 0 m/s, lo cual tiene sentido. Después de 1 segundo, el objeto viaja a 5 metros. La carta dice que su velocidad es de 10 m/s en el tiempo es igual a 1 segundo. ¿Cómo es esto posible si el objeto sólo viajó a 5 metros dentro de ese segundo? No debería la velocidad de 5 m/s y no de 10 m/s?

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Tor Haugen Puntos 8258

La velocidad está aumentando constantemente debido a una aceleración constante. Exactamente en 1 s la velocidad es 10 m/s, pero esto no significa que la velocidad era a 10 m/s en la anterior segunda. De hecho, dada la distancia de 5 m en este segundo, la velocidad promedio en esta segunda era 5 m/s. Y esto si tiene sentido, porque en este primer segundo la velocidad lineal aumenta desde 0 a 10 m/s, que en promedio es 5 m/s.

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Stefano Puntos 763

Se debe distinguir entre velocidad instantánea y velocidad media.

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adpala Puntos 20

Echemos un vistazo a sólo desde el punto de vista de alguien que lee el problema.

Primero de todo, podemos decir que "nuestro coche tiene un movimiento", porque es el cambio de su posición cada segundo.

Ok. Así que, ¿cómo es su movimiento? Así, se está moviendo en 1 dimensión, es un movimiento lineal. Entonces, podemos decir que "nuestro coche tiene movimiento lineal". También, podemos ver que nuestro coche está cambiando la velocidad cada segundo. Entonces, podemos decir que "nuestro coche tiene movimiento lineal, y tiene una aceleración".

Ok. Así que, ¿cómo es su aceleración? Así, podemos ver en el gráfico que, en este caso en particular, es la velocidad está cambiando constantemente. Esto es interesante y muy importante. Para hacer una deducción a partir de esto, debemos recordar cómo la aceleración se define:

La aceleración se define como la tasa de cambio de la velocidad con respecto al tiempo.

Para aquellos de ustedes con conocimientos de cálculo, usted puede tomar esta definición como:

La aceleración es la segunda derivada del desplazamiento.

Pero usted no necesita saber de cálculo para ver que un constante cambio de la velocidad es equivalente a una constante aceleración.

Ahora podemos decir "nuestro coche ha uniformemente acelerado movimiento lineal" que también significa "nuestro coche tiene movimiento lineal, y tiene una aceleración constante".

Saber que contamos con una aceleración constante, con el fin de entender lo que está pasando, sólo necesitamos 2 cosas más. Las condiciones iniciales, y el valor exacto de la aceleración.

Para las condiciones iniciales se puede ver en la imagen que, al inicio, el tiempo de $t=0 s$, el coche es donde llamamos "0 m" o $x=0 m$. En el gráfico, podemos leer que el coche tiene una velocidad de $v=0 m/s$.

Así que nuestras condiciones iniciales son: $$t=0 s$$ $$x=0 m$$ $$v=0 m/s$$

Y por último, podemos ver que cada que cada segundo que aumenta la velocidad $10 m/s$. En otras palabras, nuestro aceleración $a$ debe $10 m/s^2$.

Ahora que hemos resuelto la situación hasta el punto de que lo sabemos todo de nuestro problema, vamos a introducir su pregunta.

Cuál debe ser la velocidad del vehículo en $t=1s$?

Volviendo a nuestras definiciones, si el tema de tu página web es el "Sentido de la Pendiente para un v-t gráfica", usted debe estar interesado en cómo averiguar la velocidad en un determinado paso del tiempo.

La gráfica de la v-t de tu auto es una línea recta que va desde $(t=0,v=0)$$(t=5,v=50)$. La pendiente de esta gráfica tiene el mismo significado que la aceleración:

La pendiente se define como la tasa de cambio de la variable dependiente (la velocidad) con respecto a la variable independiente (tiempo).

Si llamamos a $m$ la pendiente de la gráfica, por definición, se debe calcular:

$$m = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{v_{j} - v_{i}}{t_{j} - t_{i}}$$

Bueno para cualquier entero $i,j\leq 6$, mientras $i<j$.

Para este caso en particular, y para cualquier par de datos que elijamos, vamos a encontrar:

$$m = \frac{1-0}{1-0} = \frac{10}{1} = 10$$

o, por definición de nuestro variables:

$$a = 10 m/s^2$$.

Al analizar los gráficos, el área bajo la curva puede ser entendida como "la integración", en este caso, se puede decir que el área bajo la curva (una línea recta aquí) es el valor de su distancia, como es la integración de su velocidad a través del tiempo ha ido aumentando, así, como nuestro gráfico dibuja un triángulo:

$$x_{final}=\frac{(v_{i} - v_{initial})(t_{i} - t_{initial})}{2}$$

En particular:

$$x_{t=1}=\frac{(v_{t=1} - v_{initial})(1s - 0s)}{2} = \frac{(10 m/s - 0m/s)(1s)}{2}$$ $$x_{t=1}= 5 m$$

El mismo principio, pero en una fórmula común que puede que sin el dibujo de la gráfica es:

$$x_{final}=x_{initial}+v_{initial}t+\frac{1}{2}at^2$$

$$x_{t=1}=x_{initial}+(v_{initial})(1s)+\frac{1}{2}a(1s)^2$$ $$x_{t=1}=0m+(0m/s)(1s)+\frac{1}{2}(10m/s^2)(1s^2)= \frac{1}{2}(10m)$$ $$x_{t=1}= 5 m$$

Ambos métodos dan el mismo resultado. Lo que es jugar con tus pensamientos son sólo errores comunes de interpretación de cómo el movimiento uniformemente acelerado de las obras.

Espero aclarar tu duda.

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Sam Axe Puntos 193

El coche probablemente experimenta una aceleración constante de $10{m/s^2}$. Usted puede ver en el gráfico que la velocidad sigue el este como después de cada segundo, el coche va $10{m/s^2}$ más rápido. Sin embargo, esto claramente no es la imagen completa. No sabemos la aceleración de 1,5 segundos, o 1.55 o 3.14.

Podemos obtener una confirmación de que nuestro modelo aceleración funciona mediante la comprobación de que en contra de las distancias.

$\int\limits_0^1{10t\mathrm{d}t} = 5$

$\int\limits_1^2{10t\mathrm{d}t} = 15$

$\int\limits_2^3{10t\mathrm{d}t} = 25$

$\int\limits_3^4{10t\mathrm{d}t} = 35$

$\int\limits_4^5{10t\mathrm{d}t} = 45$

Si usted nota los integrales suponiendo una aceleración de 10 muestran la distancia entre cada segundo para cada valor de la distancia que tenemos. Es una suposición razonable decir que la aceleración es, probablemente,$10m/s^2$.

Nota a pesar de que esta aceleración no es el único que podría producir esos puntos. Es el más sencillo de encontrar porque asumimos que la aceleración es positiva y constante. Queremos realmente necesita una función con el fin de estar seguro.

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Jimm Chen Puntos 529

Usted debe considerar la aceleración que actúa sobre el objeto. Permítanme darles un ejemplo, una pelota cae desde el reposo en el suelo. Esta pelota es de 5 m por encima del suelo y la aceleración de la pelota debido a la gravedad es de 10 m/s^2. Cuando la pelota es dejar ir, claramente la pelota no se mueve en 0m/s, que es lo que sería si no hay aceleración, que acaba de quedarse en el aire. Ambos sabemos que la pelota gana velocidad, se vuelve más rápido. La velocidad a la que se obtiene más rápido es de la aceleración. Así, en el primer segundo la pelota ha ganado velocidad. Esta velocidad es de 10 m/s como la aceleración es de 10 m/s^2. En el segundo siguiente la pelota gana un 10 m/s por lo que la pelota viaja en dos segundos, la pelota tiene una velocidad de 20 m/s. Continuando con esta lógica, la pelota tendrá una velocidad de 50 m/s en 5 segundos.

Espero que esta explicación y la de arriba le ayuda!

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