El movimiento rectilíneo uniforme se emplea en física para describir el desplazamiento de un cuerpo en línea recta, en intervalos de tiempo iguales y sin experimentar variación en su velocidad.
Por lo general, se designa con las siglas MRU aunque en algunas regiones se utiliza el acrónimo MRC (Movimiento Rectilíneo Constante).
En cinemática, una de las ramas de la física, el movimiento lineal uniforme es uno de los tipos de estudios del movimiento más simples y fáciles de entender.
En la siguiente figura se representa un ejemplo de este tipo de movimiento, del cual se puede afirmar que su trayectoria es en línea recta, y es uniforme porque recorre las mismas distancias en intervalos de tiempos iguales.
El automóvil se mueve a una velocidad de 5 m/s, esto significa que en intervalos de cada 1 s recorre una distancia de 5 m. Por lo tanto, en el primer segundo recorre 5 m, a los 2 s ha recorrido 10 m y a los 3 s ha recorrido 15 m.
El cuerpo mantiene un MRU, con una velocidad constante: recorre distancias iguales en intervalos de tiempos iguales.
Características del MRU
De la definición del MRU se pueden obtener sus características principales, que son:
- Es un movimiento que se realiza en línea recta.
- La velocidad es constante; implica magnitud y dirección constantes.
- La magnitud de la velocidad se llama rapidez o rapidez sin aceleración.
- El cuerpo en movimiento no experimenta aceleración o desaceleración.
- La distancia recorrida por un cuerpo es proporcional al tiempo transcurrido, lo que significa que, a mayor tiempo, mayor es el trayecto recorrido y, a menor tiempo, es menor el recorrido.
Es importante considerar que de no cumplirse alguna de estas características ya no se trataría de un movimiento rectilíneo uniforme y las fórmulas involucradas en el MRU no serían válidas.
Fórmulas del Movimiento Rectilíneo Uniforme
Existen tres variables que intervienen en el MRU y que se relacionan en una ecuación matemática que permite calcular la variable que se necesite.
La relación matemática principal, a partir de la cual se deduce el resto, es la que determina la velocidad de un objeto a partir del espacio que recorre, durante el intervalo de tiempo.
v=x/t
Donde:
- v: es la velocidad o rapidez del cuerpo en movimiento.
- x: es la distancia recorrida.
- t: es el intervalo de tiempo en el que cambia de posición el cuerpo en movimiento.
De esta fórmula se pueden despejar las variables de tiempo y distancia, obteniéndose las siguientes ecuaciones:
- Fórmula para hallar el tiempo: t=x/v
- Fórmula para hallar la distancia: x=t*v
Las ecuaciones indicadas pueden tener ciertas variaciones; por ejemplo, si el cuerpo en movimiento se considera parte desde una posición diferente de cero (0), se emplea:
x(t)=x0+tv
Esta ecuación refiere la posición en función del tiempo, donde x0 representa la posición inicial del cuerpo.
En el caso en el que se desee encontrar la velocidad del cuerpo en movimiento conocida su posición en intervalos de tiempo distintos, la fórmula sería:
v=x/t=(xf – xi)/(tf – ti)
Donde:
- xf es la posición final.
- xi es la posición inicial.
- tf es el tiempo final.
- ti es el tiempo inicial.
Unidades de medición
Las unidades de medición comúnmente utilizadas son las del Sistema Internacional de Unidades (SI).
La velocidad se expresa en metros por segundo (m/s), la distancia se mide en metros (m) y el tiempo transcurrido en segundos (s).
Siempre se deben desarrollar los cálculos con las variables expresadas en las mismas unidades.
En el caso de que velocidad, distancia y tiempo estén indicadas en diferentes unidades como kilómetros (Km), centímetros (cm), horas (h), minutos (min) entre otras, es necesario realizar el cambio de unidades y manejar un solo criterio de unidades de medida.
Ejemplos de aplicación del MRU
Ejemplo 1
Hallar la distancia recorrida de un automóvil que se desplaza con un MRU a una velocidad de 65 m/s durante 12 s.
Solución. Se tiene como información:
- Velocidad (v): 65 m/s y constante.
- Tiempo (t): 12 s.
Para hallar la distancia recorrida se emplea la fórmula: x=t*v
Sustituyendo los valores conocidos se obtiene:
x=tv=12 s*65 m/s
x=780 metros
La distancia recorrida por el automóvil es de 780 m.
Ejemplo 2
Un corredor de competencia recorre una distancia de 100 m a una velocidad de 44 km/h. ¿Cuánto tiempo emplea en llegar a la meta?
Solución. Se tiene como información:
- Velocidad (v): 44 km/h.
- Distancia (x): 100 m.
- Fórmula para hallar el tiempo: t=x/v
Las unidades de medición de la velocidad y la distancia están expresadas en diferentes unidades, por lo tanto, se convierten los 44 km/h a m/s.
44 km/h = 12,22 m/s. Ahora sí se puede aplicar la fórmula para hallar el tiempo.
t=(100 m)/(12,22 m/s)=8,18 seg.
El corredor emplea un tiempo de 8,18 s para llegar a la meta.
Ejemplo 3
Se desea calcular la velocidad a la que se desplaza un automóvil conociendo que a los 1,5 s su posición es 6,5 m y en el tiempo 2,5 s tiene una posición de 43,5 m.
Solución: Se tiene como información:
- ti = 1,5 s
- xi = 6,5 m
- tf = 2,5 s
- xf = 43,5
Fórmula de la velocidad: v=x/t=(xf – xi)/(tf – ti)
Sustituyendo los valores conocidos:
v=x/t=(43,5 – 6,5)/(2,5 – 1,5)= (37 metros)/(1 segundo)
V= 37 m/s
La velocidad del automóvil es de 37 m/s.