Movimiento de los cuerpos

Clase del 14 de febrero de 2022

Movimiento de los cuerpos.

Todo el universo se encuentra en constante movimiento.

La Tierra describe un movimiento de rotación girando sobre su propio eje, al mismo tiempo describe un movimiento de traslación alrededor del sol.

Mecánica. Rama de la Física encargada de estudiar los movimientos y estados de los cuerpos. Se divide en:

• Cinemática. Estudia los diferentes tipos de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen.
• Dinámica. Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.

• Estática. Analiza las situaciones que posibilitan el equilibrio de los cuerpos.

Un cuerpo tiene movimiento cuando cambia su posición a medida que transcurre el tiempo.

Cuando decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento, interpretamos que su posición está variando con respecto a un marco de referencia (punto de referencia).

Hacer la descripción del movimiento de un cuerpo significa precisar, a cada instante, su posición en el espacio. Para ello, debemos disponer de instrumentos que nos posibiliten hacer la medición.

Concepto de partícula material en movimiento e interpretación de su trayectoria

En la descripción de cualquier objeto material (cuerpo físico o simplemente cuerpo), resulta útil interpretarlo como una partícula material en movimiento. Para ello se considera la masa de un cuerpo concentrada en un punto; lo anterior pretende facilitar la descripción de sus cambios de posición. De manera que cualquier cuerpo físico puede ser considerado como una partícula.

El recorrido de un móvil lo constituye una línea que revive el nombre de trayectoria, y dependiendo de su forma puede ser rectilíneo, o bien, curvilíneo (si su trayectoria es circular, elíptica o parabólica). Los movimientos de los cuerpos pueden ser uniformes o variados dependiendo de si la velocidad permanece constante o no.

Sistemas de referencia inerciales y no inerciales

Para señalar con claridad cuál es la posición de un cuerpo físico se usan sistemas de referencia.

Los sistemas de referencia inerciales son aquellos en los cuales no hay aceleración. En estos sistemas se considera de manera práctica que se encuentran en reposo, o bien, que se mueve en línea recta a velocidad constante, es decir, en movimiento rectilíneo uniforme. todos los sistemas de referencia inercial son equivalentes para la medición de los fenómenos físicos.

Los sistemas de referencia son no inerciales si varía su velocidad con respecto al tiempo, es decir, si experimenta una aceleración. Si se tiene un sistema A de referencia inercial, un sistema B será no inercial cuando realice un movimiento acelerado con respecto al sistema A.

Sistema de coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares

Para describir la posición de una partícula sobre una superficie, se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares. En este sistema, los ejes se cortan perpendicularmente en un punto 0 llamado origen. El eje horizontal es el de las abscisas o de las X y el eje vertical es el de las ordenadas o de las Y.

Localización de una partícula en el espacio utilizando un vector de posición

La posición de la partícula también puede representarse por el vector r (con flecha arriba) llamado vector de posición, cuyas componentes rectangulares son X, Y. Según el cuadrante en que se encuentren las coordenadas, estas tendrán signo positivo o negativo.

Distancia, desplazamiento, velocidad y rapidez

La distancia recorrida por un móvil es una magnitud escalar, ya que sólo interesa saber cuál fue la magnitud de la longitud recorrida sin importar en qué dirección lo hizo.

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.

la velocidad es una magnitud vectorial, pues para quedar bien definida requiere que se señale, además de su magnitud, su dirección y su sentido. La velocidad de un cuerpo puede ser constante o variable. Se define como el desplazamiento (variable dependiente) realizado por un móvil dividido entre el tiempo (variable independiente) que tarda en efectuarlo: v (con flecha arriba) = d (con flecha arriba) /t.

Movimiento rectilíneo uniforme (MRU)

Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme. Para representar algún cambio en una variable se utiliza la letra griega Δ (delta). Donde: Δd (con flecha arriba) /Δt = k = constante.

La mayoría de los movimientos que realizan los cuerpos no son uniformes, es decir, sus desplazamientos generalmente no son proporcionales al cambio de tiempo; debido a ello es necesario considerar el concepto de velocidad media. Una magnitud de velocidad media representa la relación entre la magnitud del desplazamiento total hecho por un móvil y el tiempo en efectuarlo.

Cuando un móvil experimenta dos o más magnitudes de velocidades distintas durante su movimiento se puede obtener una magnitud de la velocidad media o promedio si sumamos las magnitudes de las velocidades y las dividimos entre el número de las magnitudes de las velocidades sumadas.

Interpretación de gráficas de magnitud de desplazamiento-tiempo y magnitud de velocidad-tiempo

Para interpretar correctamente el movimiento de un cuerpo mediante el empleo de gráficas: magnitud del desplazamiento-tiempo, debemos considerar lo siguiente:

• La magnitud del desplazamiento puede ser positiva o negativa: si d2 es mayor que d1, la magnitud del desplazamiento es positiva y si d2 es menor que d1, la magnitud del desplazamiento es negativa.

Δd = d2 – d1

• El desplazamiento de un móvil no representa su distancia recorrida, sino su desplazamiento desde el punto de origen al punto final.
• La magnitud de la velocidad será positiva o negativa de acuerdo con el signo que tenga el desplazamiento.

Aceleración y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA)

Aceleración. siempre que un cuerpo tiene un cambio en la magnitud de su velocidad con respecto al tiempo, decimos que ha tenido una aceleración. 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 representa el cambio en la velocidad de un cuerpo en un tiempo determinado. Magnitud de la aceleración = Cambio de la velocidad /Tiempo en que ocurre el cambio = Δv /t. a = vf – v0 /t.

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