Cinematica

Cinemática

Los cuerpos demuestran diversos movimientos los cuales son rápidos, lentos, periódicos y azarosos. Todo en el Universo es movimiento. En nuestro alrededor siempre observamos algo en movimiento ya sea un carro en movimiento hasta el simple movimiento de un árbol por la fuerza de un viento. La mecánica es la rama de la Física encargada de estudiar los movimientos y estado de los cuerpos y esta se divide en dos partes, las cuales son, Cinemática y Dinámica. La cinemática estudia las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo produce y la dinámica estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.

Un cuerpo tiene movimiento cuando cambia su posición a medida que transcurre el tiempo. Para poder expresar en forma correcta un movimiento o cambio de posición debemos relacionarlo con un punto de referencia que sea claramente establecido. Un sistema de referencia es absoluto cuando toma en cuenta un sistema fijo de referencia. Un sistema de referencia relativo considera móvil al sistema de referencia. En realidad el sistema de referencia absoluto no existe, porque todo se encuentra en movimiento. El movimiento de los cuerpos puede ser en una dimensión o en un eje.

Un cuerpo físico cualquiera puede ser considerado como una partícula, lo cual nos facilita describir su movimiento. La velocidad experimentada por un cuerpo puede ser constante o variable y es una magnitud vectorial, su dirección que determinada por la dirección del desplazamiento.

Importancia del Estudio de la Cinemática

Un cuerpo que esta en movimiento significa que su posición esta variando respecto a un punto fijo. La cinemática nos ayuda a conocer y predecir en que lugar se encontrara un cuerpo, que velocidad tendrá al cabo de cierto tiempo, o bien que lapso llegara a su destino. Hacer la descripción del movimiento de un cuerpo significa precisar, a cada instante, su posición en el espacio.

Concepto de Partícula Material en Movimiento

También llamado cuerpo físico, es una partícula material en movimiento, no se requiere que el cuerpo sea de dimensiones pequeñas, pues solo pretende facilitar la descripción de los cambios de posición. Al considerar un cuerpo físico como una partícula, se evita analizar detalles de movimientos del cuerpo durante su desplazamiento de un punto a otro. La trayectoria de una partícula, puede ser recta o curva, así los movimientos rectilíneos o curvilíneos, pueden ser uniformes o variados dependiendo de que la velocidad permanezca constante o no.

Sistemas de Referencia

Existen dos clases de sistemas de referencia: el absoluto y el relativo. El sistema de referencia absoluto es aquel que considera un sistema fijo de referencia y el sistema de referencia relativo es el que considera móvil al sistema de referencia. Para describir la posición de una partícula sobre una superficie, se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares, los ejes se cortan perpendicularmente en un punto 0 llamado origen. El eje horizontal es el de las abscisas o de la X y el eje vertical es el de las ordenadas o de las Y. Para determinar la posición de una partícula, también se utilizan las llamadas coordenadas polares.

Distancia, Desplazamiento, Velocidad y Rapidez

La distancia recorrida por un móvil es una magnitud escalar, ya que solo interesa saber cual fue la magnitud de la longitud recorrida por el móvil durante su trayectoria seguida. En cambio, el desplazamiento de un móvil es una magnitud vectorial, pues corresponde a una distancia medida en una dirección particular entre dos puntos: el de partida y el de llegada.

La rapidez es una cantidad escalar que únicamente indica la magnitud de la velocidad y la velocidad es una magnitud vectorial, requiere que se señale, además de su magnitud, su dirección y su sentido.

La dirección de la velocidad de un cuerpo móvil queda determinada por la dirección en la cual se efectúa su desplazamiento. La velocidad de un cuerpo puede ser constante o variable.

La velocidad se define como el desplazamiento realizado por un móvil, dividido entre el tiempo que trata en efectuarlo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Cuando un móvil sigue una trayectoria en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme. Siempre que se trate del movimiento de un móvil en línea recta, recorriendo desplazamientos iguales en tiempos iguales, la relación será un valor constante.

Velocidad Media

Una velocidad media representa la relación entre el desplazamiento total hecho por un móvil y el tiempo en efectuarlo. Cuando un móvil hace dos o más velocidades distintas, se pueden obtener una velocidad promedio si sumamos las velocidades y la dividimos entre el número de velocidades sumadas.

Interpretación de Graficas de Desplazamiento –Tiempo y Velocidad- Tiempo

Para interpretar correctamente el movimiento de un cuerpo mediante el empleo de graficas desplazamiento-tiempo y velocidad-tiempo, debemos considerar lo siguiente:

El desplazamiento puede ser positivo o negativo: si d2 es mayor que d1, el desplazamiento es negativo.

Ejemplos de desplazamiento positivo:

∆d=d2-d1=-1-(-4) ∆d=d2-d1=4-(1)

∆d=3 ∆d=3

Ejemplo de desplazamiento negativo:

∆d=d2-d1=-4—(1) ∆d=-3

∆d=d2-d1=1-4 ∆d=-3

El desplazamiento de un móvil no representa su distancia recorrida, sino su desplazamiento desde el punto de origen a punto final.

La velocidad será positiva o negativa de acuerdo con el signo que tenga el desplazamiento.

Aceleración y Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Siempre que un cuerpo tiene cambio en su velocidad, ya sea positivo, cuando la velocidad final es mayor que la velocidad inicial o un cambio negativo, cuando la velocidad final es menor que la velocidad inicial, decimos que ha tenido una aceleración, cuando la aceleración es negativa, es común decir una desaceleración. La aceleración será positiva si el cambio en la velocidad también es positivo y será negativa si el cambio en la velocidad es negativo.

La aceleración es una magnitud vectorial, requiere que se

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