El Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) es uno de los temas centrales en el estudio de la cinemática.
Este tipo de movimiento se define como: la condición donde un cuerpo o un sistema de cuerpos se mueve a una aceleración constante o uniforme.
Es también conocido como Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
En el MRUV, el cambio de velocidad permanece constante cada segundo debido a que la aceleración también lo es.
Uno de los ejemplos más conocidos es el de un vehículo que de desplaza en línea recta:
A medida que el objeto se desplaza, el cambio de posición es cada vez mayor, ya que se recorre una mayor distancia en cada intervalo de tiempo.
Algunos ejemplos muy conocidos de MRUA en la vida cotidiana son los siguientes:
- El automóvil que se desplaza en una carretera con trayectoria recta.
- Un tren con desplazamiento en línea recta.
- El movimiento de un ascensor.
¿Qué es la aceleración?
La aceleración se conoce como el cambio de velocidad que experimenta un cuerpo en un intervalo de tiempo.
La aceleración se mide en unidades de longitud por tiempo al cuadrado y su valor indica el cambio en la velocidad que experimenta un objeto en un tiempo determinado
Esta relación se expresa en forma de ecuación de la siguiente manera:
Por ejemplo; si un cuerpo se desplaza con una velocidad inicial (V0) de 10 m/s y al transcurrir de 1 segundo su velocidad es de 15 m/s y pasado otro segundo su nueva velocidad es 20 m/s.
Entonces, se dice que el cuerpo tiene un MRUA y experimenta una aceleración de en cada variación de la velocidad.
La aceleración puede ser positiva, se da cuando aumenta la rapidez del cuerpo en movimiento y en cambio, se da una aceleración negativa cuando la velocidad del cuerpo disminuye.
Características del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado
Las características del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado permiten describir y analizar el movimiento de un objeto en el MRUA.
- Movimiento en línea recta: El MRUA se produce en un solo eje, es decir, el movimiento se realiza en línea recta.
- Aceleración constante: La aceleración del objeto en el MRUA es constante. Esto significa que el objeto aumenta su velocidad en una cantidad constante en cada unidad de tiempo.
- Cambio uniforme en la velocidad: La velocidad del objeto cambia en una cantidad igual en cada unidad de tiempo. Es decir, la velocidad aumenta o disminuye a un ritmo constante.
- Cambio no uniforme en la posición: La distancia recorrida por el objeto en cada unidad de tiempo aumenta progresivamente, ya que la velocidad cambia uniformemente.
- Relación entre velocidad, tiempo y aceleración: En el MRUA, la velocidad cambia en función del tiempo y la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad en función del tiempo.
Variables y unidades de medición en el MRUA
Ecuaciones del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado
En cinemática para la resolución de situaciones que involucren el MRUA se emplean varias ecuaciones requieren una cantidad desconocida y al menos tres cantidades conocidas para poder resolver el problema.
a. La ecuación de velocidad en cualquier instante es:
Esta es una ecuación reorganizada de la ecuación original de la aceleración:
Se utiliza para calcular la velocidad final de un objeto en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, conocida su velocidad inicial, la aceleración y el tiempo transcurrido.
b. La ecuación de posición en cualquier instante es:
Esta fórmula muestra el cambio de posición cuando se dan la velocidad inicial (V0) en un instante inicial (x0), la aceleración y el tiempo.
La fórmula conocida puede tener ciertas variaciones y ser expresada como:
Se puede usar para determinar el cambio en la posición dada la velocidad inicial, la velocidad final y el tiempo de desplazamiento.
c. La ecuación de velocidad final es:
Esta ecuación se utiliza para determinar la velocidad final (Vf) del objeto cuando se conocen la velocidad inicial (V0), la aceleración (a) y el desplazamiento o el cambio de posición del objeto (ΔX).
d. La ecuación del tiempo transcurrido:
Esta es una ecuación se obtiene de la fórmula original de la aceleración.
Ejemplo del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado
Ejemplo 1. Un objeto varía su velocidad de 85 m/s a 195 m/s durante 11 s. ¿Cuál es la aceleración del objeto?
Solución: Se conoce la siguiente información:
Para esto se emplea la ecuación original de la aceleración:
La aceleración del objeto es de 10 m/s2
Ejemplo 2. Conocida la información del ejemplo anterior ¿Cuál es la distancia recorrida por el objeto en movimiento?
Solución: Para conocer la trayectoria recorrida se utiliza la ecuación:
El objeto experimenta un desplazamiento de 1540 metros.