PhysicsCinemáticaA-Level

Ecuación SUVAT: Desplazamiento (velocidad inicial y tiempo)

Calcula el desplazamiento de un objeto que experimenta una aceleración constante durante un intervalo de tiempo específico.

Understand the formulaSee the free derivationOpen the full walkthrough

This public page keeps the free explanation visible and leaves premium worked solving, advanced walkthroughs, and saved study tools inside the app.

Core idea

Overview

Esta ecuación representa el área bajo un gráfico de velocidad-tiempo, donde el término 'ut' representa el área rectangular de la velocidad inicial y el término '0.5at²' representa el área triangular resultante de la aceleración. Es una relación cinemática fundamental que asume que la aceleración permanece uniforme durante toda la duración del movimiento.

When to use: Usa esta fórmula cuando conozcas la velocidad inicial, la aceleración constante y el tiempo transcurrido, pero no conozcas la velocidad final.

Why it matters: Es esencial para predecir la posición exacta de los objetos en movimiento, como los vehículos que frenan hasta detenerse o los proyectiles en vuelo, lo cual es crítico en ingeniería y seguridad del transporte.

Symbols

Variables

s = Displacement, u = Initial Velocity, a = Acceleration, t = Time

Displacement
Variable
Initial Velocity
Variable
Acceleration
Variable
Time
Variable

Walkthrough

Derivation

Derivación de la Ecuación SUVAT: Desplazamiento (velocidad inicial y tiempo)

Esta ecuación se deriva calculando el área bajo un gráfico de velocidad-tiempo para un objeto que experimenta una aceleración constante. Representa el desplazamiento total como la suma del componente de velocidad inicial y el componente de cambio de velocidad.

  • El movimiento ocurre en línea recta
  • La aceleración (a) es constante durante el intervalo de tiempo
1

Analizar el Gráfico Velocidad-Tiempo

Comenzamos con la definición de aceleración constante, donde la velocidad final (v) es la velocidad inicial (u) más el producto de la aceleración (a) y el tiempo (t).

Note: El área bajo un gráfico v-t es igual al desplazamiento.

2

Definir Desplazamiento como el Área

En un gráfico de velocidad-tiempo, el desplazamiento (s) es el área bajo la línea. Esta área consiste en un rectángulo (base t, altura u) y un triángulo rectángulo (base t, altura at).

Note: La altura del triángulo es (v - u), que es igual a at.

3

Calcular las Áreas

Sustituimos las fórmulas geométricas para el área del rectángulo (base × altura) y el triángulo (1/2 × base × altura) utilizando las variables del gráfico.

Note: Asegúrate de que las unidades sean consistentes durante todo el cálculo.

4

Simplificar la Ecuación

Al multiplicar los términos en la segunda parte de la ecuación, llegamos a la expresión final de SUVAT.

Note: Esto a menudo se escribe como s = ut + 0.5at^2.

Result

Source: AQA Physics Specification (7408) / OCR Physics A (H556)

Free formulas

Rearrangements

Solve for

Despejar u

Aísle el término que contiene u restando el componente de aceleración y dividiéndolo por el tiempo.

Difficulty: 2/5

Solve for

Despejar a

Aísle el término de aceleración moviendo la velocidad inicial y luego multiplicándolo por el recíproco del tiempo al cuadrado.

Difficulty: 3/5

Solve for

Despejar t

Reordena como una ecuación cuadrática en términos de t y resuelve usando la fórmula cuadrática.

Difficulty: 5/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Why it behaves this way

Intuition

Piensa en esto como calcular el área bajo un gráfico de velocidad-tiempo. Una aceleración constante crea un trapecio: el término 'ut' es la base rectangular que representa la distancia cubierta a una velocidad inicial constante, mientras que el término '0.5at²' es el área triangular superior que representa la distancia adicional ganada debido al aumento gradual de la velocidad.

Term
Desplazamiento
El cambio neto total de posición desde el punto de partida.
Term
Velocidad inicial
Qué tan rápido se mueve el objeto en el momento exacto en que enciendes el cronómetro.
Term
Tiempo
La duración del intervalo sobre el cual se observa el movimiento.
Term
Aceleración
La tasa a la que cambia la velocidad; qué tan rápido el objeto aumenta o disminuye su velocidad.

Signs and relationships

  • 0.5: Derivado de la fórmula del área de un triángulo (1/2 * base * altura); tiene en cuenta el hecho de que el objeto gana velocidad linealmente en lugar de instantáneamente.
  • +: Indica que la distancia 'adicional' ganada por la aceleración se suma a la distancia base cubierta por la velocidad inicial.
  • a: Si la aceleración está en la dirección opuesta a la velocidad inicial (desaceleración), 'a' debe asignarse un signo negativo para reflejar la pérdida de desplazamiento.

One free problem

Practice Problem

Un ciclista parte del reposo y acelera a 2 m/s² durante 5 segundos. ¿Qué distancia ha recorrido el ciclista?

Hint: Dado que el ciclista parte del reposo, u = 0, por lo que la ecuación se simplifica a s = 0.5 * a * .

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

En el caso de how far a car will travel while accelerating from a standstill at traffic lights to reach a specific speed within a certain timeframe, SUVAT Equation: Displacement (initial velocity and time) se utiliza para calcular Displacement from Initial Velocity, Acceleration, and Time. El resultado importa porque ayuda a predecir el movimiento, la transferencia de energía, las ondas, los campos o el comportamiento del circuito y verificar si la respuesta es plausible.

Study smarter

Tips

  • Asegúrate de que todas las unidades sean consistentes (por ejemplo, metros, segundos) antes de sustituir los valores.
  • Recuerda que el desplazamiento es un vector; la dirección importa, así que define una dirección positiva y manténla.
  • Si un objeto parte del reposo, la velocidad inicial 'u' es cero, simplificando el cálculo a s = 0.5at².

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Olvidar elevar al cuadrado la variable de tiempo (t²).
  • Confundir el desplazamiento (s) con la distancia total recorrida si el objeto cambia de dirección.
  • Aplicar esto a situaciones en las que la aceleración no es constante.

Common questions

Frequently Asked Questions

Esta ecuación se deriva calculando el área bajo un gráfico de velocidad-tiempo para un objeto que experimenta una aceleración constante. Representa el desplazamiento total como la suma del componente de velocidad inicial y el componente de cambio de velocidad.

Usa esta fórmula cuando conozcas la velocidad inicial, la aceleración constante y el tiempo transcurrido, pero no conozcas la velocidad final.

Es esencial para predecir la posición exacta de los objetos en movimiento, como los vehículos que frenan hasta detenerse o los proyectiles en vuelo, lo cual es crítico en ingeniería y seguridad del transporte.

Olvidar elevar al cuadrado la variable de tiempo (t²). Confundir el desplazamiento (s) con la distancia total recorrida si el objeto cambia de dirección. Aplicar esto a situaciones en las que la aceleración no es constante.

En el caso de how far a car will travel while accelerating from a standstill at traffic lights to reach a specific speed within a certain timeframe, SUVAT Equation: Displacement (initial velocity and time) se utiliza para calcular Displacement from Initial Velocity, Acceleration, and Time. El resultado importa porque ayuda a predecir el movimiento, la transferencia de energía, las ondas, los campos o el comportamiento del circuito y verificar si la respuesta es plausible.

Asegúrate de que todas las unidades sean consistentes (por ejemplo, metros, segundos) antes de sustituir los valores. Recuerda que el desplazamiento es un vector; la dirección importa, así que define una dirección positiva y manténla. Si un objeto parte del reposo, la velocidad inicial 'u' es cero, simplificando el cálculo a s = 0.5at².

References

Sources

  1. Young and Freedman, University Physics with Modern Physics
  2. A-Level Physics: Edexcel/AQA Specification Guides
  3. AQA Physics Specification (7408) / OCR Physics A (H556)