La siguiente tabla representa la posición de un móvil en función del tiempo.
a) Grafica los valores de la tabla.
b) ¿Es un movimiento uniforme? ¿El móvil lleva una aceleración constante?
c) ¿Cuál es la posición del móvil a los 3 s de iniciarse el movimiento?
d) ¿Cuánto tiempo tarda en pararse el móvil? ¿Cuál es su posición en ese instante?
Tiempo (s) | Posición (m) |
---|---|
0 | 50 |
2 | 82 |
4 | 98 |
6 | 98 |
8 | 82 |
10 | 50 |
12 | 2 |
a) Gráfica de los valores de la tabla:
Para graficar los valores de la tabla, representamos el tiempo en el eje \( x \) y la posición en el eje \( y \):
Gráfica
b) Determinar si es un movimiento uniforme y si el móvil lleva una aceleración constante.
Primero, encontramos una función que describa la posición \( x \) del móvil en función del tiempo \( t \). Para esto, utilizamos los tres primeros puntos de la tabla: (0, 50), (2, 82) y (4, 98).
Como la gráfica tiene una forma similar a una parábola, vamos a Suponer que la posición \( x(t) \) sigue una ecuación cuadrática para formar esa parábola:
\[ x(t) = at^2 + bt + c \]
Vamos a usar los tres puntos para establecer un sistema de ecuaciones, sustituyendo los valores obtendremos los valores de los coeficientes a, b y c:
1. Para \( t = 0 \):
\[ x(0) = 50 \implies c = 50 \]
2. Para \( t = 2 \):
\[ x(2) = 82 \implies 4a + 2b + 50 = 82 \]
\[ 4a + 2b = 32 \]
\[ 2a + b = 16 \quad \text{(Ecuación 1)} \]
3. Para \( t = 4 \):
\[ x(4) = 98 \implies 16a + 4b + 50 = 98 \]
\[ 16a + 4b = 48 \]
\[ 4a + b = 12 \quad \text{(Ecuación 2)} \]
Resolvemos el sistema de ecuaciones (Ecuación 1 y Ecuación 2):
De la Ecuación 1:
\[ b = 16 – 2a \]
Sustituimos en la Ecuación 2:
\[ 4a + (16 – 2a) = 12 \]
\[ 4a + 16 – 2a = 12 \]
\[ 2a = -4 \]
\[ a = -2 \]
Ahora, sustituimos \( a \) en la Ecuación 1:
\[ b = 16 – 2(-2) \]
\[ b = 16 + 4 \]
\[ b = 20 \]
Por lo tanto, la ecuación de la posición es:
\[ x(t) = -2t^2 + 20t + 50 \]
Fíjate el signo negativo del término cuadrático, nos indica que las ramas de la parábola están invertidas como la figura. Para determinar si es un movimiento uniformemente variado, calculamos la aceleración constante \( a \):
\[ \frac{d^2x}{dt^2} = -4 \, \text{m/s}^2 \]
Esto indica que es un movimiento uniformemente variado con aceleración constante de \( -4 \, \text{m/s}^2 \).
La función obtenida g(x) pasa por todos los puntos dados
c) Posición del móvil a los 3 segundos
Usamos la ecuación \( x(t) \):
\[ x(3) = -2(3)^2 + 20(3) + 50 \]
\[ x(3) = -18 + 60 + 50 \]
\[ x(3) = 92 \, \text{m} \]
Por lo tanto, la posición del móvil a los 3 segundos es \( 92 \, \text{m} \).
d) Tiempo en que el móvil se para y su posición en ese instante
El móvil se detiene cuando su velocidad es cero. La velocidad \( v(t) \) es la derivada de la posición:
\[ v(t) = \frac{dx}{dt} = -4t + 20 \]
Para encontrar el tiempo en que el móvil se para, igualamos la velocidad a cero:
\[ 0 = -4t + 20 \]
\[ 4t = 20 \]
\[ t = 5 \, \text{s} \]
Para encontrar la posición en ese instante:
\[ x(5) = -2(5)^2 + 20(5) + 50 \]
\[ x(5) = -50 + 100 + 50 \]
\[ x(5) = 100 \, \text{m} \]
Por lo tanto, el móvil se para a los 5 segundos y su posición en ese instante es \( 100 \, \text{m} \).
Si quieres graficar los puntos dados en la tabla y la función de la posición respecto al tiempo en geogebra, te paso los comandos:
Añade los puntos
A = (0, 50)
B = (2, 82)
C = (4, 98)
D = (6, 98)
E = (8, 82)
F = (10, 50)
G = (12, 2)
Para unir los puntos utiliza el comando polyline:
Polyline(A, B, C, D, E, F, G)
Para añadir la ecuación de posición respecto al tiempo:
g(x)=-2 x^(2)+20 x+50
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