La cinemática describe cómo se mueven los cuerpos sin preocuparse de las causas del movimiento. Los dos movimientos rectilíneos más importantes son el movimiento rectilíneo uniforme (MRU), en el que la velocidad es constante, y el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), en el que lo constante es la aceleración. Con ellos se resuelven problemas de frenadas, adelantamientos, encuentros entre móviles o caída libre.
Para describir un movimiento se elige un sistema de referencia y un origen. La posición x indica dónde está el móvil; el desplazamiento Δx = x − x₀ es el cambio de posición. La velocidad mide la rapidez con que cambia la posición (v = Δx/Δt, en m/s) y la aceleración mide la rapidez con que cambia la velocidad (a = Δv/Δt, en m/s²). Ambas son magnitudes vectoriales: en una recta, su signo indica el sentido.
MRU. La trayectoria es una recta y la velocidad es constante, por lo que la aceleración es nula. Su ecuación es:
La gráfica posición-tiempo es una recta cuya pendiente es la velocidad, y la gráfica velocidad-tiempo es una recta horizontal.
MRUA. La trayectoria es una recta y la aceleración es constante. Sus ecuaciones son:
La gráfica velocidad-tiempo es una recta cuya pendiente es la aceleración, y el área bajo esa gráfica es el desplazamiento. La gráfica posición-tiempo es una parábola. Si la velocidad y la aceleración tienen el mismo signo, el móvil acelera; si tienen signos opuestos, frena.
Un caso particular de MRUA es la caída libre: si se desprecia el rozamiento con el aire, todos los cuerpos cerca de la superficie terrestre caen con la misma aceleración, g ≈ 9,8 m/s², dirigida hacia abajo. Con el eje vertical hacia arriba se usa a = −9,8 m/s².
Problemas de encuentro. Cuando dos móviles se mueven por la misma recta, se escribe la ecuación de posición de cada uno con el mismo origen y el mismo instante inicial. Se encuentran cuando sus posiciones coinciden: x₁(t) = x₂(t). Resolviendo esa ecuación se obtiene el instante del encuentro y, sustituyendo, el lugar.
Consejos para resolver problemas: dibuja un esquema, fija el origen y el sentido positivo, pasa todos los datos a unidades del SI y comprueba al final que el resultado es razonable (un tiempo no puede ser negativo, un coche no frena en 2 cm…).
Ejemplo 1. Un coche circula a 25 m/s (MRU) y pasa junto a un coche de policía parado. En ese mismo instante la policía arranca con una aceleración constante de 2,5 m/s². ¿Cuándo y dónde lo alcanza?
Origen en el punto de salida y t = 0 cuando el coche pasa junto a la policía.
Encuentro: 25·t = 1,25·t² → t·(1,25·t − 25) = 0 → t = 0 (el instante de partida) o t = 20 s. Posición: x = 25 · 20 = 500 m. En ese momento la policía va a v = 2,5 · 20 = 50 m/s.
Ejemplo 2. Se deja caer una piedra desde 45 m de altura. ¿Cuánto tarda en llegar al suelo? (g = 9,8 m/s²)
45 = ½ · 9,8 · t² → t² = 9,18 → t ≈ 3,0 s.
Un coche que circula a 20 m/s frena con una aceleración constante de −4 m/s². ¿Qué distancia recorre hasta detenerse?
La posición de un móvil viene dada por x = 10 + 5t − t² (en unidades del SI). ¿Cuál es su velocidad en el instante t = 2 s?
La posición de cada elemento en la tabla periódica está determinada por su configuración electrónica. Las propiedades de los elementos varían de forma periódica al recorrer la tabla.
• El período coincide con el valor del número cuántico principal (n) del último nivel con electrones.
• El grupo está relacionado con los electrones de valencia (los del último nivel y los del subnivel d en metales de transición).
• El bloque indica el subnivel que se está llenando: bloque s (grupos 1-2), bloque p (grupos 13-18), bloque d (grupos 3-12), bloque f (lantánidos y actínidos).
La electronegatividad sigue la escala de Pauling. El flúor es el más electronegativo (EN = 4,0) y el cesio/francio el menos.
La carga nuclear efectiva (Zef) es la carga positiva «neta» que percibe un electrón externo, una vez descontado el efecto de apantallamiento de los electrones internos:
• Un catión siempre tiene un radio menor que su átomo neutro: al perder electrones hay menos repulsión y la carga nuclear atrae más a los restantes.
• Un anión siempre tiene un radio mayor que su átomo neutro: al ganar electrones aumenta la repulsión electrónica y la nube se expande.
Series isoelectrónicas: iones con el mismo número de electrones pero distinto Z. Cuanto mayor es Z, menor es el radio. Ejemplo (10 electrones): N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Ne > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺
¿Quieres hacer los ejercicios y guardar tu progreso en Física y Química - 1.º Bachillerato?
Crear cuenta gratis