Distancia y desplazamiento en física: definición y ejemplos

5K: ¿Qué tan lejos viajé?

El último Día de Acción de Gracias, decidí correr mi primer 5K. No me avergonzaré diciéndoles mi hora exacta, pero pude terminar la carrera con éxito. Si les preguntaras a los otros corredores cuánto viajé, todos te dirían 5 kilómetros. Si le preguntaras a un grupo de físicos cuánto viajé, es posible que todos te digan 0 kilómetros, que no cambié de posición en absoluto. Puede que le sorprenda saber que ambas respuestas son correctas. ¿Pero como puede ser eso? Todo depende de la diferencia sutil pero muy importante entre distancia y desplazamiento.

Distancia versus desplazamiento

Comencemos por definir estos dos términos, comenzando con el más fácil de los dos.

La distancia es cuánto terreno cubre un objeto, independientemente de su posición inicial o final. No hay un componente direccional en una medición de distancia, lo que la convierte en una cantidad escalar. Entonces, durante mi 5K, corrí 5 kilómetros en total. No importa dónde estaba la línea de salida o la línea de meta o en qué dirección estaba corriendo. Solo importa que, si trazas y mides mi camino, recorrí una distancia de 5 km de terreno. Entonces, cuando les preguntamos a los otros corredores cuánto había recorrido, todos respondieron correctamente con una medición de distancia de 5 kilómetros.

Tomemos un minuto para ver nuestro otro término: desplazamiento , que es el cambio de posición de un objeto considerando su posición inicial y posición final. Una medición de desplazamiento no tiene en cuenta qué ruta tomó el objeto para cambiar de posición, solo dónde comenzó y dónde terminó. Es más fácil imaginar el desplazamiento ubicando donde comenzó el objeto y dibujando una flecha recta desde este punto hasta el punto donde el objeto dejó de moverse. Recuerde, en física esta flecha se llama vector. Su longitud corresponde a la magnitud o tamaño del movimiento, y la flecha apunta en la dirección del viaje. Esto hace que el desplazamiento sea una cantidad vectorial porque incorpora tanto movimiento, magnitud y dirección.

En la abreviatura de la física, el desplazamiento se escribe como Δs . ‘Delta’ es una letra griega con forma de triángulo y se usa para representar ‘cambio en’. La ‘s’ significa ubicación espacial. Entonces, Δs representa un cambio en la ubicación espacial. Debería sentirse cómodo usando esta abreviatura en caso de que vea preguntas que le pidan que resuelva para Δs que en realidad no solicitan el desplazamiento por nombre.

Calcular el desplazamiento

Ahora, antes de ver mi desplazamiento durante mi 5K, quiero intentar ilustrar el concepto de desplazamiento. Si camino 3 metros hacia el oeste, luego giro y camino 4 metros hacia el norte, puedes calcular fácilmente la distancia recorrida: 3 m + 4 m = 7 metros. Dado que se trata de una distancia, no hay necesidad de preocuparse por la dirección de viaje. Ahora, determinemos mi desplazamiento. Puedo dibujar una flecha que comienza donde comencé a caminar y se extiende hasta el punto donde dejé de caminar. Debería verse así, formando un triángulo rectángulo. Para determinar mi desplazamiento, todo lo que necesito hacer es determinar cuánto mide la flecha usando las longitudes de los lados y el Teorema de Pitágoras.

a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2

Dado que c ^ 2 es su desplazamiento al cuadrado, debe escribirse como ( Δs ) ^ 2.

Δs = √ {(3 * 3) + (4 * 4)}

Δs = √ (9 + 16)

Δs = 5 metros noroeste

Al hacer los cálculos se obtiene un valor de 5 metros. Pero este no es el desplazamiento. Recuerde, también necesitamos una dirección. En este caso, terminé al noroeste de donde comencé, por lo que mi desplazamiento es de 5 metros al noroeste. Observe que viajé una distancia total de 7 m pero solo tengo un desplazamiento de 5 metros al noroeste.

Ahora, de vuelta a mi 5K. Es posible que ya pueda averiguar qué está pasando aquí. ¿Cómo puedo recorrer una distancia de 5 km pero tengo un desplazamiento de 0? El truco aquí es que la ruta de la carrera era un gran círculo; la línea de salida y la línea de meta estaban en el mismo lugar. Entonces, si dibujamos la ruta de la carrera y hacemos un seguimiento de mi progreso alrededor del círculo, pueden ver que corrí 5 kilómetros alrededor de la ruta de la carrera. Pero trate de dibujar un vector que conecte directamente mi posición inicial y mi posición final sin tener en cuenta mi ruta. Solo tiene un punto, por lo que no puede dibujar un vector. Entonces, mi desplazamiento fue 0.

Resumen de la lección

Repasemos rápidamente la distancia y el desplazamiento.

La distancia es la cantidad de terreno que cubre un objeto, independientemente de su posición inicial o final. Para determinar la distancia recorrida, debe medir la longitud de todo el camino recorrido por el objeto. Si corre un 5K en un recorrido circular, su distancia recorrida es de 5 kilómetros, independientemente de dónde comenzó y terminó. La distancia es una cantidad escalar.

El desplazamiento es el cambio de posición de un objeto, que solo mide desde su posición inicial hasta la posición final. El desplazamiento solo tiene en cuenta su cambio de posición desde el principio hasta el final, no el camino exacto que tomó para llegar allí. Para calcular el desplazamiento, simplemente dibuje un vector desde su punto de partida hasta su posición final y resuelva para la longitud de esta línea. Si su posición inicial y final es la misma, como su ruta circular de 5K, entonces su desplazamiento es 0. En física, el desplazamiento está representado por Δs .

Los resultados del aprendizaje

Al completar esta lección, podría fortalecer su capacidad para:

• Compare la distancia y el desplazamiento, y distinga entre los dos
• Recuerde el significado de Δs
• Calcular Desplazamiento