29/07/2010
El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) es un concepto fundamental en física que describe el movimiento de un objeto a lo largo de una línea recta con una velocidad constante. Esto significa que el objeto no acelera ni desacelera, manteniendo una rapidez y dirección inalterables a lo largo de su trayectoria.
Características del MRU
Las características principales del MRU son:
- Trayectoria Rectilínea: El objeto se mueve a lo largo de una línea recta.
- Velocidad Constante: La velocidad del objeto permanece inalterable en magnitud (rapidez) y dirección. Esto implica una aceleración nula .
- Espacio Recorrido = Desplazamiento: En el MRU, la distancia recorrida por el objeto es igual a su desplazamiento (cambio de posición).
- Distancias Iguales en Tiempos Iguales: El objeto recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales.
Ecuaciones del MRU
Las ecuaciones matemáticas que describen el MRU son relativamente sencillas:
Velocidad (v)
La velocidad en el MRU es constante y se representa como:
v = v 0 = constante
Donde:
- v: velocidad instantánea (m/s)
- v 0 : velocidad inicial (m/s)
Posición (x)
La posición del objeto en función del tiempo se determina mediante la ecuación:
x = x 0 + v·t
Donde:
- x: posición final (m)
- x 0 : posición inicial (m)
- v: velocidad (m/s)
- t: tiempo transcurrido (s)
Aceleración (a)
Como la velocidad es constante, la aceleración en el MRU es siempre cero:
a = 0 m/s²
Gráficas del MRU
Las gráficas del MRU proporcionan una representación visual del movimiento. Existen dos gráficas principales:
Gráfica Posición-Tiempo (x-t)
Esta gráfica representa la posición (x) del objeto en función del tiempo (t). En el MRU, la gráfica posición-tiempo es una línea recta cuya pendiente representa la velocidad. Una mayor pendiente indica una mayor velocidad.
| Tiempo (s) | Posición (m) |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 5 |
| 2 | 10 |
| 3 | 15 |
| 4 | 20 |
En la tabla anterior, si representamos estos datos en una gráfica, obtendríamos una línea recta con una pendiente de 5 m/s, que representa la velocidad del objeto.
Gráfica Velocidad-Tiempo (v-t)
Esta gráfica representa la velocidad (v) del objeto en función del tiempo (t). En el MRU, la gráfica velocidad-tiempo es una línea horizontal, ya que la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo. El área bajo la curva en un intervalo de tiempo dado representa la distancia recorrida durante ese intervalo.
| Tiempo (s) | Velocidad (m/s) |
|---|---|
| 0 | 5 |
| 1 | 5 |
| 2 | 5 |
| 3 | 5 |
| 4 | 5 |
En esta tabla, la velocidad se mantiene constante en 5 m/s, lo cual se refleja en la gráfica como una línea horizontal.
Ejemplos de MRU
Algunos ejemplos del entorno real que se aproximan al MRU son:
- Un automóvil viajando a velocidad constante por una carretera recta.
- Una pelota rodando sobre una superficie horizontal sin fricción.
- Un objeto cayendo en el vacío (sin resistencia del aire).
- El movimiento de un tren de alta velocidad en un tramo recto de vía.
- Una cinta transportadora moviéndose a velocidad constante.
Consultas Habituales sobre el MRU
Algunas consultas habituales sobre el MRU incluyen:
- ¿Qué sucede si la velocidad no es constante? Si la velocidad no es constante, el movimiento no es MRU. En ese caso, se requiere el uso de las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) o de movimientos más complejos.
- ¿Cómo se calcula la distancia recorrida? La distancia recorrida en un MRU se calcula mediante la fórmula: distancia = velocidad × tiempo .
- ¿Cuál es la diferencia entre rapidez y velocidad? La rapidez es la magnitud de la velocidad, mientras que la velocidad incluye tanto la magnitud como la dirección.
- ¿Cómo se representa la aceleración en una gráfica v-t? La aceleración se representa por la pendiente de la gráfica v-t. En el MRU, la pendiente es cero, indicando una aceleración nula.
Consideraciones Adicionales
Tener en cuenta que el MRU es un modelo idealizado. En la realidad, es difícil encontrar movimientos que sean perfectamente rectilíneos y uniformes debido a factores como la fricción, la resistencia del aire y otras fuerzas externas. Sin embargo, el MRU sirve como una excelente aproximación para muchos fenómenos físicos en situaciones donde estas fuerzas son insignificantes.
Comprender el MRU es crucial para entender conceptos más avanzados en física, como el movimiento en dos y tres dimensiones, el movimiento circular uniforme y el movimiento armónico simple.