La posición en el tiempo de una partícula, permite una descripción completa de su movimiento. Para indicar la posición en el tiempo , escribimos .

En el caso del movimiento en una dimensión, se emplea un marco de referencia particular. Comunmente se representa con una línea horizontal (algunas veces vertical) y el tiempo solamente se expresa numericamente y no de manera gráfica

Posicion para movimiento unidimensional

Para representar el tiempo en el movimiento unidimensional, se emplea una gráfica en dos dimensiones: el eje horizontal representando el tiempo y el eje vertical a la posición, respectivamente, por lo que la posición es una función del tiempo

Grafica de posicion con respecto al tiempo

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Posición en ausencia de movimiento

Como no existe movimiento, la partícula permanece en la misma posición conforme transcurre el tiempo. Si la partícula se encuentra en reposo en el punto de la coordenada , entonces su movimiento se representa con la línea horizontal

Grafica posicion sin movimiento

Ejemplo: La función que describe la posición de un auto que inicialmente se encuentra a 5 kilómetros del origen y cuya velocidad es 0 kilómetros por hora, viene dada por

Posición en movimiento a velocidad constante

Tener velocidad constante significa que recorre la misma distancia por cada unidad de tiempo. Si la partícula se encuentra inicialmente en la posición y se mueve a velocidad constante de unidades de distancia por cada unidad de tiempo, podemos tabular la posición por cada unidad de tiempo y a partir de ello, deducir la función de posición

Tiempo

Posición

Es fácil observa que si calculamos la pendiente de cualesquiera dos puntos, esta es la misma y es igual a la velocidad de la partícula. Entonces la función de posición está dada por la línea recta

La pendiente de cualquier función, indica su cantidad de cambio, por lo que la cantidad de cambio de la posición es la velocidad y mientras mayor sea la pendiente, mayor será la velocidad

Posicion para velocidad constante

Sabemos que la derivada es una razón de cambio, por lo que la derivada de la función posición con respecto al tiempo es igual a la velocidad

Otra forma de obtener la función de posición consiste en integrar la velocidad

donde es la constante de integración. Para obtener el valor que corresponde a , sustituimos la condición inicial que conocemos: a tiempo 0 la partícula se encuentra en la posición

Así, la función de posición es

Ejemplo: Un ciclista recorre un camino recto a una velocidad constante de . Sí su recorrido duró 30 minutos, ¿cuál es la distancia total del recorrido?, ¿que distancia ha recorrido en 13 minutos?

Primero ubicamos los datos que conocemos: la velocidad ; no se indica una posición inicial, pero ya que vamos a medir su recorrido podemos considerar ; con el tiempo debemos ser cuidadosos ya que se requiere tener las mismas unidades, por lo que convertimos los minutos a horas, esto es, .

Para encontrar la distancia recorrida, buscamos su posición a los 30 minutos, para ello sustituimos los datos en la ecuación de posición

Sustituimos el tiempo equivalente a los 30 minutos

Así, la distancia total recorrida es de

Para conocer la distancia recorrida en 13 minutos, primero convertimos esta cantidad a horas . Sustituimos este valor en la ecuación de posición

Posición en movimiento con aceleración constante

Tener aceleración constante significa que la velocidad está cambiando, ya que la aceleración es la razón de cambio de la velocidad con respecto al tiempo. Si la partícula se encuentra inicialmente en la posición con velocidad inicial unidades de distancia por cada unidad de tiempo y aceleración constante unidades de velocidad por cada unidad de tiempo, podemos tabular la velocidad por cada unidad de tiempo y ver su comportamiento

Tiempo

Velocidad

De la tabla se observa que la velocidad es lineal respecto al tiempo. Como la velocidad es la derivada de la posición, integrar la velocidad permite obtener la función de posición

Velocidad con aceleracion constante

donde es la constante de integración. Para obtener el valor que corresponde a , sustituimos la condición inicial que conocemos: a tiempo 0 la partícula se encuentra en la posición

Así, la función de posición es

Ejemplo: El ciclista recorre un camino recto a una velocidad de . Si al pasar por cierto punto acelera a razón de durante 12 minutos, ¿cuál es la distancia que recorrió durante los 12 minutos?

Primero ubicamos los datos que conocemos: la aceleración , la velocidad ; no se indica una posición inicial, pero ya que vamos a medir su recorrido podemos considerar ; con el tiempo convertimos los minutos a horas, esto es, .

Para encontrar la distancia recorrida, buscamos su posición a los 12 minutos, para ello sustituimos los datos en la ecuación de posición

Sustituimos el tiempo equivalente a los 12 minutos

Así, la distancia total recorrida es de

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gaspar

Gaspar

Soy matemático y es un placer poder compartir mi gusto por las matemáticas.