A la mayoría de los estudiantes se les presenta por primera vez la física en forma de cinemática, la rama de la física que estudia únicamente el movimiento de los objetos. Usan ecuaciones para calcular la velocidad, la posición y la aceleración para aprender a aplicar las matemáticas al mundo real. Una pregunta común les pide a los estudiantes calcular la velocidad final de un objeto sin saber cuánto tiempo se aceleró. Siempre que se conozca la aceleración y el desplazamiento del objeto, cualquier alumno puede resolver este problema.

Análisis de problemas

Verifique que la aceleración sea constante. La aceleración constante será un número simple, como 9.8 metros por segundo por segundo (m /s ^ 2), y no cambiará dependiendo del tiempo o la velocidad.

Examine el problema para encontrar el desplazamiento del objeto y su velocidad inicial.

Conecta la aceleración, el desplazamiento y la velocidad inicial en esta ecuación: (Velocidad final) ^ 2 = (Velocidad inicial) ^ 2 + 2_ (Aceleración) _ (Desplazamiento). Resuelva el problema usando bolígrafo, papel y calculadora.

Problema de muestra

Supongamos que un automóvil tiene una velocidad inicial de 5 metros por segundo y acelera a 4 metros por segundo por segundo sobre un distancia de 10 metros. Puedes encontrar su velocidad final y cuánto tiempo tardó el automóvil en viajar 10 metros.

Identifica la aceleración del automóvil. Aquí, está claramente indicado como 4 m /s ^ 2. Esta es una aceleración constante porque no cambia con el tiempo; la aceleración del automóvil es la misma durante todo el problema.

Encuentre la velocidad y el desplazamiento inicial. La velocidad inicial se establece claramente como 5 metros por segundo. Pero el problema solo indica la distancia recorrida y no el desplazamiento. Usa la intuición para afirmar que la distancia recorrida y el desplazamiento son iguales, 10 metros.

Resuelve la ecuación (Velocidad final) ^ 2 = (Velocidad inicial) ^ 2 + 2_ (Aceleración) _ (Desplazamiento). Al tapar valores, se obtiene V ^ 2 = 5 ^ 2 + 2_4_10. Tomando la raíz cuadrada de ambos lados (y usando de nuevo la intuición para afirmar que el resultado debería ser positivo) da V es igual a la raíz cuadrada de (25 + 80) = 10.25 metros por segundo.

Resuelve el tiempo después del final la velocidad se encuentra. Puede reorganizar la siguiente ecuación para hacer esto: (Velocidad final) = (Velocidad inicial) + (Aceleración) * (Tiempo). Entonces en este caso, (Tiempo) = (Velocidad final - Velocidad inicial) /(Aceleración). Entonces, el tiempo es igual a (10.25 - 5) /(4) = 1.31 segundos.

TL; DR (Demasiado largo; No leído)

Los errores de álgebra simple son los errores más comunes que cometen los estudiantes en problemas cinemáticos.