Simulacro Saber 11 - Ciencias Naturales - Cinematica
La Cinemática describe el movimiento sin examinar las fuerzas que lo generan.
Parte de los conceptos de posición, desplazamiento y rapidez, diferenciándolos de la velocidad por su carácter vectorial.
En Movimiento Rectilíneo Uniforme la velocidad permanece constante y la aceleración es nula; mientras que en MRUA la aceleración es constante y aplican fórmulas como \(v_f = v_i + a t\) o la de Torricelli.
La caída libre usa \(g ≈ 9.8 m/s²\) para hallar tiempos y alturas, y el tiro parabólico descompone la velocidad inicial en componentes horizontales y verticales.
Dominar estos modelos permite resolver distancias de frenado, alcances de proyectiles y variaciones de peso aparente en ascensores.
Incluye problemas de práctica para afianzar signos y unidades, fundamentales si te enfrentas a un Simulacro Saber 11.
Parte de los conceptos de posición, desplazamiento y rapidez, diferenciándolos de la velocidad por su carácter vectorial.
En Movimiento Rectilíneo Uniforme la velocidad permanece constante y la aceleración es nula; mientras que en MRUA la aceleración es constante y aplican fórmulas como \(v_f = v_i + a t\) o la de Torricelli.
La caída libre usa \(g ≈ 9.8 m/s²\) para hallar tiempos y alturas, y el tiro parabólico descompone la velocidad inicial en componentes horizontales y verticales.
Dominar estos modelos permite resolver distancias de frenado, alcances de proyectiles y variaciones de peso aparente en ascensores.
Incluye problemas de práctica para afianzar signos y unidades, fundamentales si te enfrentas a un Simulacro Saber 11.
A continuación encontrarás un recorrido detallado por los conceptos fundamentales de la Cinemática.
Este texto está diseñado para que puedas copiarlo y pegarlo en un editor como WordPress o Elementor, utilizando encabezados (h2, h3, etc.) y texto corrido.
Todo está en español y con la profundidad necesaria para responder los problemas de Cinemática más comunes en cualquier curso de física básica.
Se centra en describir trayectorias, velocidades y aceleraciones.
Si estás preparándote para el Saber 11, resulta esencial tener sólidos conocimientos de estos temas para enfrentar preguntas relacionadas con desplazamientos, tiempos de viaje y cambios de velocidad.
La base de la Cinemática se sustenta en conceptos como posición, desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración.
Dominarlos te permitirá analizar situaciones típicas: un automóvil que frena, un ciclista que acelera, o un proyectil disparado en ángulo.
Puede expresarse en metros (m), kilómetros (km) u otras unidades.
Desplazamiento (Δx): Es la diferencia entre la posición final y la posición inicial de un objeto.
Si un cuerpo parte de x_i y llega a x_f, el desplazamiento es Δx = x_f − x_i.
Se trata de una magnitud vectorial que incluye dirección y sentido.
No tiene dirección asociada.
rapidez = distancia recorrida / tiempo.
Velocidad (vector): Tiene magnitud (valor numérico) y dirección.
Se define como el desplazamiento dividido entre el tiempo.
v⃗ = Δx⃗ / Δt.
Tener claro este contraste ayuda a entender por qué una curva a velocidad constante puede mantener la rapidez pero cambiar la velocidad, debido al cambio en la dirección.
Se expresa en metros por segundo al cuadrado (m/s²).
a = (v_f − v_i) / t.
Aceleración positiva: La velocidad aumenta con el tiempo.
Aceleración negativa (desaceleración o frenado): La velocidad disminuye con el tiempo.
El ICFES Saber 11 suele incluir ejercicios sobre situaciones de frenado o aceleración de automóviles para evaluar la aplicación de esta fórmula básica.
Esto implica que la aceleración es nula (a = 0).
La ecuación típica para la posición es:
x = x₀ + v·t.
Sin aceleración: No hay cambios de velocidad.
Trayectoria recta: La dirección no varía a lo largo del recorrido.
Este tipo de movimiento es útil para entender preguntas donde un objeto se desplaza a velocidad constante sin fuerzas que alteren su estado.
Las ecuaciones más útiles en este tipo de problemas son:
Velocidad final:
v_f = v_i + a·t.
Posición o distancia recorrida:
x = x₀ + v_i·t + ½ a·t².
Fórmula de Torricelli (cuando no se conoce t):
v_f² = v_i² + 2 a Δx.
Estas ecuaciones permiten describir la frenada de un automóvil, la aceleración de un tren o el cambio de velocidad de cualquier objeto en línea recta con aceleración constante.
Si se ignora la resistencia del aire, un objeto en caída libre experimenta:
v = g·t y = y₀ + ½ g·t².
donde y₀ es la altura inicial (puede ser 0 si así lo define el problema).
Si el objeto parte del reposo, la velocidad inicial v_i es 0.
Para el Examen Saber 11, es frecuente encontrar ejercicios que relacionan la altura de un edificio, el tiempo de caída y la velocidad al impactar el suelo.
Velocidad en cualquier instante:
v = v_i − g·t.
(el signo negativo indica que la gravedad actúa en contra del movimiento ascendente).
Altura máxima: Se alcanza cuando v = 0.
En ese punto:
0 = v_i − g t_máx ⇒ t_máx = v_i / g.
Tiempo total de vuelo: Suele ser el doble del tiempo de subida (si se regresa al mismo punto de partida):
t_total = 2 v_i / g.
Distancia o altura recorrida hasta la cima:
h_máx = v_i² / (2 g).
Componente horizontal de la velocidad: v_x = v_i cos θ.
Componente vertical de la velocidad: v_y = v_i sin θ.
La aceleración sólo afecta la dirección vertical (gravedad).
Así, el tiempo de vuelo y la altura máxima dependen de la componente vertical, mientras que el alcance horizontal depende de v_x y de ese mismo tiempo de vuelo.
Tiro horizontal: Es un caso especial donde θ = 0.
Se lanza un objeto “paralelo” al suelo.
La velocidad vertical inicial es 0, mientras que la horizontal permanece constante durante todo el movimiento.
Muchos ejercicios de la Preparación Saber 11 involucran el tiro horizontal desde cierta altura, calculando el tiempo de caída y el alcance.
Distancia recorrida durante el tiempo de reacción: En la que el conductor no ha empezado a frenar todavía.
Si este tiempo es t_r y la velocidad permanece constante, entonces se recorre:
d_reacción = v_i · t_r.
Distancia de frenado con aceleración constante negativa:
d_frenado = (v_i² − v_f²) / (2 (−a)).
(Si v_f = 0, entonces d_frenado = v_i² / (2 a)).
Para el total, se suman ambas distancias.
Este tipo de ejercicio es muy frecuente en escenarios de seguridad vial y también puede aparecer en el Examen Saber 11.
Aceleración: a = (v_f − v_i) / t.
Distancia con velocidad constante: d = v·t.
Movimiento con aceleración constante:
v_f = v_i + a t.
x = x₀ + v_i t + ½ a t².
v_f² = v_i² + 2 a Δx (Torricelli).
Caída libre (sin resistencia):
v = g t.
y = y₀ + ½ g t².
Tiro vertical:
v = v_i − g t.
h_máx = v_i² / (2 g).
t_total = 2 v_i / g.
La diversidad de situaciones mejora tu agilidad para reconocer cuál ecuación aplicar.
Atención a la dirección y el signo: En Cinemática, el signo indica sentido.
Una aceleración negativa no siempre significa que el objeto está frenando; puede ser que estemos usando un eje de referencia en sentido contrario.
Unidades coherentes: Asegúrate de que todos los datos estén en el mismo sistema de unidades (por ejemplo, SI: metros, segundos y m/s²).
El dominio de estos conceptos y la práctica constante te ayudarán a desenvolverte en la ICFES Saber 11 con confianza, ya que la Cinemática abarca un amplio número de ejercicios de aplicación directa.
Es útil revisar exámenes de años anteriores y plantear tus propias variaciones de los problemas.
Finalmente, recuerda que la Cinemática es el primer paso para comprender el movimiento.
Después, en la dinámica, se explican las causas (fuerzas) que generan o modifican este movimiento.
Complementar el estudio con problemas de distintos niveles es una excelente estrategia para llegar bien preparado al Examen Saber 11.
Con las fórmulas y explicaciones anteriores, cuentas con bases sólidas para resolver ejercicios que suelen aparecer en pruebas oficiales y en la Preparación Saber 11.
Deseamos que esta guía te haya sido útil para comprender los fundamentos de la Cinemática y que puedas abordar con éxito cualquier pregunta relacionada con estos temas.
¡Mucho éxito en tu estudio y práctica!
Este texto está diseñado para que puedas copiarlo y pegarlo en un editor como WordPress o Elementor, utilizando encabezados (h2, h3, etc.) y texto corrido.
Todo está en español y con la profundidad necesaria para responder los problemas de Cinemática más comunes en cualquier curso de física básica.
Introducción a la Cinemática
La Cinemática es la rama de la física que estudia cómo se mueven los cuerpos sin tener en cuenta las causas de ese movimiento (fuerzas, interacciones, etc.).Se centra en describir trayectorias, velocidades y aceleraciones.
Si estás preparándote para el Saber 11, resulta esencial tener sólidos conocimientos de estos temas para enfrentar preguntas relacionadas con desplazamientos, tiempos de viaje y cambios de velocidad.
La base de la Cinemática se sustenta en conceptos como posición, desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración.
Dominarlos te permitirá analizar situaciones típicas: un automóvil que frena, un ciclista que acelera, o un proyectil disparado en ángulo.
Conceptos Fundamentales
Posición y desplazamiento
Posición (x): Indica la ubicación de un objeto en un sistema de referencia.Puede expresarse en metros (m), kilómetros (km) u otras unidades.
Desplazamiento (Δx): Es la diferencia entre la posición final y la posición inicial de un objeto.
Si un cuerpo parte de x_i y llega a x_f, el desplazamiento es Δx = x_f − x_i.
Se trata de una magnitud vectorial que incluye dirección y sentido.
Rapidez y velocidad
Rapidez (scalar): Se calcula dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado.No tiene dirección asociada.
rapidez = distancia recorrida / tiempo.
Velocidad (vector): Tiene magnitud (valor numérico) y dirección.
Se define como el desplazamiento dividido entre el tiempo.
v⃗ = Δx⃗ / Δt.
Tener claro este contraste ayuda a entender por qué una curva a velocidad constante puede mantener la rapidez pero cambiar la velocidad, debido al cambio en la dirección.
Aceleración
La aceleración describe cómo cambia la velocidad de un objeto con el tiempo.Se expresa en metros por segundo al cuadrado (m/s²).
a = (v_f − v_i) / t.
Aceleración positiva: La velocidad aumenta con el tiempo.
Aceleración negativa (desaceleración o frenado): La velocidad disminuye con el tiempo.
El ICFES Saber 11 suele incluir ejercicios sobre situaciones de frenado o aceleración de automóviles para evaluar la aplicación de esta fórmula básica.
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)
En el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), la velocidad es constante.Esto implica que la aceleración es nula (a = 0).
La ecuación típica para la posición es:
x = x₀ + v·t.
Sin aceleración: No hay cambios de velocidad.
Trayectoria recta: La dirección no varía a lo largo del recorrido.
Este tipo de movimiento es útil para entender preguntas donde un objeto se desplaza a velocidad constante sin fuerzas que alteren su estado.
Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)
Cuando la aceleración es constante (positiva o negativa), se habla de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).Las ecuaciones más útiles en este tipo de problemas son:
Velocidad final:
v_f = v_i + a·t.
Posición o distancia recorrida:
x = x₀ + v_i·t + ½ a·t².
Fórmula de Torricelli (cuando no se conoce t):
v_f² = v_i² + 2 a Δx.
Estas ecuaciones permiten describir la frenada de un automóvil, la aceleración de un tren o el cambio de velocidad de cualquier objeto en línea recta con aceleración constante.
Caída Libre
La caída libre es un caso especial de MRUA donde la aceleración está dada por la gravedad (g ≈ 9.8 m/s²).Si se ignora la resistencia del aire, un objeto en caída libre experimenta:
v = g·t y = y₀ + ½ g·t².
donde y₀ es la altura inicial (puede ser 0 si así lo define el problema).
Si el objeto parte del reposo, la velocidad inicial v_i es 0.
Para el Examen Saber 11, es frecuente encontrar ejercicios que relacionan la altura de un edificio, el tiempo de caída y la velocidad al impactar el suelo.
Tiro Vertical
Si en lugar de soltar un objeto se lanza verticalmente hacia arriba con velocidad inicial v_i, se aplica la misma aceleración (la gravedad), pero en sentido opuesto a la velocidad inicial:Velocidad en cualquier instante:
v = v_i − g·t.
(el signo negativo indica que la gravedad actúa en contra del movimiento ascendente).
Altura máxima: Se alcanza cuando v = 0.
En ese punto:
0 = v_i − g t_máx ⇒ t_máx = v_i / g.
Tiempo total de vuelo: Suele ser el doble del tiempo de subida (si se regresa al mismo punto de partida):
t_total = 2 v_i / g.
Distancia o altura recorrida hasta la cima:
h_máx = v_i² / (2 g).
Tiro Parabólico u Horizontal
Tiro parabólico: Ocurre cuando el objeto se lanza en un ángulo θ con respecto a la horizontal.Componente horizontal de la velocidad: v_x = v_i cos θ.
Componente vertical de la velocidad: v_y = v_i sin θ.
La aceleración sólo afecta la dirección vertical (gravedad).
Así, el tiempo de vuelo y la altura máxima dependen de la componente vertical, mientras que el alcance horizontal depende de v_x y de ese mismo tiempo de vuelo.
Tiro horizontal: Es un caso especial donde θ = 0.
Se lanza un objeto “paralelo” al suelo.
La velocidad vertical inicial es 0, mientras que la horizontal permanece constante durante todo el movimiento.
Muchos ejercicios de la Preparación Saber 11 involucran el tiro horizontal desde cierta altura, calculando el tiempo de caída y el alcance.
Distancia en Frenado y Reacción
Cuando un vehículo (o cualquier objeto) debe frenar desde cierta velocidad v_i hasta 0 con una aceleración −a, pueden darse dos etapas:Distancia recorrida durante el tiempo de reacción: En la que el conductor no ha empezado a frenar todavía.
Si este tiempo es t_r y la velocidad permanece constante, entonces se recorre:
d_reacción = v_i · t_r.
Distancia de frenado con aceleración constante negativa:
d_frenado = (v_i² − v_f²) / (2 (−a)).
(Si v_f = 0, entonces d_frenado = v_i² / (2 a)).
Para el total, se suman ambas distancias.
Este tipo de ejercicio es muy frecuente en escenarios de seguridad vial y también puede aparecer en el Examen Saber 11.
Resumen de Fórmulas Fundamentales
Velocidad media: v_media = distancia / tiempo.Aceleración: a = (v_f − v_i) / t.
Distancia con velocidad constante: d = v·t.
Movimiento con aceleración constante:
v_f = v_i + a t.
x = x₀ + v_i t + ½ a t².
v_f² = v_i² + 2 a Δx (Torricelli).
Caída libre (sin resistencia):
v = g t.
y = y₀ + ½ g t².
Tiro vertical:
v = v_i − g t.
h_máx = v_i² / (2 g).
t_total = 2 v_i / g.
Consejos de Estudio y Aplicaciones
Practica con problemas variados: Desde un objeto que se lanza verticalmente hasta un automóvil que frena en una autopista.La diversidad de situaciones mejora tu agilidad para reconocer cuál ecuación aplicar.
Atención a la dirección y el signo: En Cinemática, el signo indica sentido.
Una aceleración negativa no siempre significa que el objeto está frenando; puede ser que estemos usando un eje de referencia en sentido contrario.
Unidades coherentes: Asegúrate de que todos los datos estén en el mismo sistema de unidades (por ejemplo, SI: metros, segundos y m/s²).
El dominio de estos conceptos y la práctica constante te ayudarán a desenvolverte en la ICFES Saber 11 con confianza, ya que la Cinemática abarca un amplio número de ejercicios de aplicación directa.
Es útil revisar exámenes de años anteriores y plantear tus propias variaciones de los problemas.
Finalmente, recuerda que la Cinemática es el primer paso para comprender el movimiento.
Después, en la dinámica, se explican las causas (fuerzas) que generan o modifican este movimiento.
Complementar el estudio con problemas de distintos niveles es una excelente estrategia para llegar bien preparado al Examen Saber 11.
Conclusión
La Cinemática nos da las herramientas para describir movimientos, calcular la distancia que un vehículo recorre al frenar y analizar la trayectoria de un proyectil.Con las fórmulas y explicaciones anteriores, cuentas con bases sólidas para resolver ejercicios que suelen aparecer en pruebas oficiales y en la Preparación Saber 11.
Deseamos que esta guía te haya sido útil para comprender los fundamentos de la Cinemática y que puedas abordar con éxito cualquier pregunta relacionada con estos temas.
¡Mucho éxito en tu estudio y práctica!