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Movimiento y Derivadas: Velocidad y Aceleración

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Deriva la posición para obtener velocidad y aceleración.

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Ecuador

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Movimiento y Derivadas: Velocidad y Aceleración
 

Movimiento y Derivadas: Velocidad y AceleraciónOnline version

Deriva la posición para obtener velocidad y aceleración.

by Roberto Carlos Moya Proaño
1

Introducción

La posición s(t) describe dónde está el móvil. La velocidad es v(t)=s'(t) y la aceleración es a(t)=v'(t)=s''(t).

2

Diferencia entre velocidad y aceleración

Diferencia entre velocidad y aceleración: la velocidad mide rapidez y dirección; la aceleración mide cambio de velocidad. Derivar s(t) da ambas cantidades.

3

Regla fundamental

Regla fundamental: si s(t) es función de tiempo, su primera derivada da la velocidad. Derivadas sucesivas dan la aceleración.

4

Ejemplo práctico

Ejemplo: si s(t)=t^3, entonces v(t)=3t^2 y a(t)=6t. Observa cómo cambian con t. Esto ilustra derivadas simples y su interpretación física.

5

Signos y direccionalidad

Signos y direccionalidad: v(t) puede ser positiva o negativa; a(t) indica si la velocidad aumenta o disminuye.

6

Unidades

Unidades: si s está en metros y t en segundos, v en m/s y a en m/s^2.

7

Interpretación física

Interpretación física: cambios bruscos en s(t) producen grandes valores en v(t) y a(t). Comprueba con gráficos y datos de prueba.

8

Condiciones iniciales

Condiciones iniciales: s(0) da la posición inicial; v(0) la velocidad inicial. Estas permiten predecir el movimiento futuro.

9

Problema práctico

Problema práctico: dado s(t)=2t^2+3t, encuentra v(t) y a(t), luego evalúa en t=2. Verifica resultados con sustitución.

10

Conclusión

Conclusión: derivar s(t) proporciona velocidad y aceleración; analiza unidades y condiciones iniciales para completar el modelo.

11

Introducción

La cinemática estudia el movimiento; el cálculo diferencial describe cambios en el tiempo a través de derivadas y pendientes de curvas.

12

Velocidad como derivada

Si la posición es s(t), la velocidad es v(t)=ds/dt, indicando qué tan rápido y en qué dirección se desplaza un objeto.

13

Aceleración

La aceleración es a(t)=dv/dt, Midiendo cambios en la rapidez y en la dirección del movimiento con el tiempo.

14

Trayectorias

Para trayectorias curvas, las derivadas permiten obtener pendientes y tasas de cambio en puntos específicos de la trayectoria.

15

Movimiento uniforme

Con aceleración nula, la velocidad es constante y la posición s(t) describe una recta, simplificando el análisis del movimiento.

16

Aceleración constante

Con a(t) constante, s(t) es una función cuadrática; podemos calcular posición, velocidad y tiempos mediante integrales simples.

17

Relaciones entre derivadas

Las derivadas conectan unidades: m, m/s y m/s², facilitando la interpretación física de v(t) y a(t).

18

Problemas prácticos

Aplicaciones en ingeniería y física: control de satélites, cohetes y vehículos mediante ecuaciones diferenciales de cinemática.

19

Visualización de gráficos

Gráficos de s(t), v(t) y a(t) permiten entender cómo cambian la posición, la velocidad y la aceleración a lo largo del tiempo.

20

Resumen

El cálculo diferencial ofrece herramientas para predecir trayectorias, optimizar movimientos y comprender la dinámica del movimiento.

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