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Ciencias Naturales, Fuerza y movimiento

7° Básico

Razón o tasa de cambio

¿Qué más podemos decir del movimiento? Ya hemos hablado de las trayectorias y de cómo una interacción puede producir movimiento; sin embargo, hay algo que todavía no hemos tocado. Se trata del hecho de que, como el movimiento está asociado a la noción de cambio, esto lleva implícito el concepto de razón o tasa de cambio. Este concepto es muy útil, pues da información real acerca del movimiento, nos entrega información cuantitativa (es decir, relativa a la cantidad) acerca de este.

¿Qué significa que podamos ir más rápido en auto al colegio que a pie?… Pues bien, la rapidez es una razón de cambio, y en la pregunta anterior esto quiere decir que en un auto podemos recorrer mayor distancia que la que recorreríamos a pie en el mismo tiempo, o bien, que nos demoraríamos menos tiempo en recorrer una misma distancia en auto que a pie. Las dos afirmaciones anteriores dicen lo mismo: el auto es más rápido que nosotros. Matemáticamente, la rapidez se define como el cociente (ver glosario) entre la distancia recorrida por un móvil y el tiempo que utilizó en recorrerla.

Ahora bien, para medir distancias es necesario establecer un punto desde donde comenzamos a hacer nuestras mediciones; siempre medimos distancias respecto a un punto. Por ejemplo, si vamos a medir con una regla, nuestro punto es el comienzo de la regla, donde se encuentra el cero. Entonces, si nuestro móvil tiene una trayectoria rectilínea, el cociente que hemos llamado rapidez nos dice cómo cambia la distancia en función del tiempo. Por ejemplo, si sobre una mesa tenemos un autito a pilas y sabemos que este, cuando anda, tiene una rapidez de 5 cm/seg, sabremos que a los 3 segundos se encontrará a 15 cm del lugar desde donde partió, pues si durante cada segundo recorre 5 cm, al cabo de 3 segundos habrá recorrido 15 cm. En este caso, el lugar desde donde partió es el punto importante; desde aquí hemos medido distancias. A este punto lo llamaremos el origen del sistema de referencia. Los sistemas de referencia permiten orientarse en el espacio, contienen la información de cómo y desde dónde medimos distancias. Un sistema de referencia que utilizamos comúnmente en la Tierra es: norte, sur, este y oeste.

Hemos visto que si la trayectoria es rectilínea, entonces la rapidez nos permite ubicarnos en el espacio, pues dado un tiempo desde cuando partió el autito, podremos decir dónde se encuentra este en ese momento. Si la trayectoria no fuese rectilínea, ¿la rapidez nos permite ?orientar? al móvil en el espacio? Es decir, ¿saber dónde está realmente?… La respuesta es no.

En el caso del autito, nosotros sabíamos de antemano cuál sería la dirección que tendría este (el autito) en su movimiento rectilíneo, pero si alguien nos dice que sobre la mesa el autito se moverá con una rapidez de 5 cm/seg pero no nos da su trayectoria, ¿sabremos dónde estará este al cabo de 3 segundos? La respuesta es no. Es claro, entonces, que para saber dónde se encontrará el móvil en el espacio debemos saber cuán rápido se mueve y hacia dónde se dirige. El cuán rápido y el hacia dónde se dirige es la información que llamamos velocidad. Entonces, si el movimiento es entre nuestra casa y el colegio, decimos que hacia el colegio ?y es muy importante especificar la dirección del movimiento? vamos más velozmente en auto que andando a pie, pues si no fuera así, lo más probable es que lleguemos primero a pie que en auto.

¿Puede cambiar la velocidad? Ciertamente y esto podemos observarlo mientras caminamos por una calle en dirección a algún lugar. En la calle encontramos semáforos, que estando con luz roja nos obligan a detenernos. Posteriormente, comenzamos a caminar de nuevo y tal vez nos detendremos otra vez. Esto implica que a momentos la rapidez con que caminamos cambia. Aun si mantenemos la rapidez con que caminamos constante, puede ser que cambiemos nuestra dirección y vayamos por otra calle. Luego, la velocidad con que nos movemos en dirección a algún lugar cambia. A esto también podemos asociarle una razón o tasa de cambio. Esta razón es lo que llamaremos aceleración y refleja cómo cambia la velocidad en función del tiempo. Matemáticamente, la aceleración se define como el cociente entre el cambio de velocidad que sufrió el móvil y el tiempo que tomó este cambio.

¿Qué quiere decir que un cuerpo está siendo acelerado?… Para responder a esta pregunta, volvamos al experimento del carrito. Si nos fijamos solo en el carrito, ya vimos que después de cortar el hilo el carro se mueve. Inicialmente estaba detenido, después adquiere una rapidez y luego se detiene de nuevo; es decir, el carro fue acelerado.

Sabemos que el movimiento del carro fue producido por una interacción; luego, cuando observemos un cuerpo cuyo movimiento es acelerado, podemos decir que este movimiento es producto de una interacción, o más específicamente, de la acción de una fuerza sobre dicho cuerpo.

Glosario

– Cociente: resultado que se obtiene dividiendo una cantidad por otra.

– Sistema: conjunto de elementos o fenómenos sobre los que se centra la atención para efectos de un estudio; aquellos elementos con los que se está trabajando.

¿Sabías que?

En los aviones modernos, la tripulación dispone de la ayuda de un piloto automático. Este dispositivo contiene un acelerómetro, que registra los cambios en la velocidad (horizontal o vertical) del avión.

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