Cinemática (Introducción)

Lisboa - Portugal

En este artículo empezaremos hablando sobre lo que es la cinemática y daremos una visión general sobre ella, las ideas básicas, los conceptos fundamentales y los distintos tipos de movimiento en general.

La cinemática estudia el movimiento sin tener en cuenta sus causas.

Un cuerpo está en movimiento cuando cambia su posición respecto a otro que se toma como referencia. El sistema de referencia que se toma, se considera que está en reposo o que tiene velocidad constante respecto al que queremos analizar y se denomina sistema de referencia inercial; el observador ligado a un sistema de  referencia inercial recibe el nombre de observador inercial.


Todo movimiento es relativo, ya que depende del sistema inercial que elijamos. Einstein en su teoría de la relatividad propone que todo movimiento depende del observador. Esto se ve ilustrado en el siguiente esquema:




 Se llama movimiento absoluto a aquel que se tomase un origen "real" en reposo como referencia. Pero en el universo no existe nada que esté quieto por lo que el movimiento absoluto "no existe". Pero para poder estudiar el movimiento se considera hipotético origen en reposo como referencia.

-MAGNITUDES PARA DESCRIBIR UN MOVIMIENTO:
  • Móvil: Es el objeto que se está moviendo. En este artículo lo consideraremos siempre como una partícula, es decir como un punto.

  • Trayectoria: Es el camino que sigue el móvil.

  • Origen: Punto que nos sirve de referencia para saber dónde está el móvil. Se suele considerar en el origen de ordenadas.

  • Posición (s): Lugar dónde está el móvil, determinado por la distancia al origen medida sobre la trayectoria. La posición se puede expresar en forma de vector.

  • Tiempo (t): Instante en el que el móvil está en una posición s. Por comodidad se le asigna un valor 0 al empezar a medir el movimiento.

  • Desplazamiento: Cantidad que ha cambiado la posición original entre dos instantes del viaje.
  • Espacio recorrido (e): Distancia recorrida media del móvil sobre la trayectoria.   En la siguiente imagen se ilustra la diferencia entre desplazamiento y espacio recorrido:
  • Relación s-t: Relación que indica para cada instante (t) la posición en que se encuentra el móvil(s).
Para describir un movimiento es suficiente con indicar la trayectoria y la relación entre la posición y el tiempo (s-t). Esta relación puede ser una gráfica, la ecuación del movimiento o un texto descriptivo.

  

-LA VELOCIDAD:
Se define velocidad a la distancia que recorre un móvil por unidad de tiempo. Su unidad en el sistema internacional es el m/s. ¡OJO NO ES m·s!
La velocidad media de un móvil se calcula dividiendo el espacio recorrido entre el tiempo empleado en recorrerlo.
V=e/t
Esta idea se ilustra en el siguiente ejemplo:
La velocidad instantánea o simplemente velocidad es la velocidad que lleva el móvil en cada momento. Se puede definir también como la derivada del vector posición respecto del tiempo. Esta idea se ilustra en el siguiente ejemplo:

El vector velocidad es un vector tangente a la trayectoria, se le denomina también celeridad.
-LA ACELERACIÓN:
Se define aceleración como la variación de la velocidad en la unidad de tiempo. Su unidad en el sistema internacional es el m/s^2.

La aceleración media se calcula como: a = (vf-vo)/(tf-to).

EJEMPLO:


Es la derivada de la velocidad.

La aceleración tiene dos componentes que son la aceleración tangencial y la aceleración centrípeta.

La aceleración tangencial se define como la derivada del módulo de la velocidad (celeridad) con respecto al tiempo. Esta aceleración es la que nos indica si el valor de la velocidad está cambiando, un ejemplo es cuándo pisamos el acelerador de un coche.

La aceleración centrípeta o aceleración normal es la que se aplica en los movimientos circulares, que se dice que son acelerados porque cambia la dirección de la velocidad, la velocidad en este tipo de movimientos se denomina angular, hablaré detenidamente de ella en el próximo artículo cuándo explique el M.C.U y el M.C.U.A. Es el tipo de aceleración que aparece cuándo tomamos una curva o damos vueltas a una rotonda. Se calcula como el módulo de la velocidad al cuadrado partido por el radio de la curvatura.

-DISTINTOS TIPOS DE MOVIMIENTO:

Un movimiento es uniforme cuándo el móvil recorre el mismo espacio en intervalos de tiempo iguales. Entonces la gráfica resultante de representar este movimiento es una recta.

Un movimiento es variado cuándo el móvil recorre espacios diferentes en intervalos de tiempo iguales. La gráfica resultante de representar este movimiento es una curva.



La pendiente de la gráfica s-t representa la velocidad con que se desplaza el móvil.


Descubrirlaquimica. Estudiante de química en la USC.
37/07/2014





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