Introducción a la...

CINEMÁTICA

Movimiento, sistema de referencia, trayectoria, MRU, unidades MRUV, concepto de aceleración, representaciones graficas, ecuación horaria, Caída libre, Tiro Vertical, aceleración de la gravedad.

Movimiento y Sistema de Referencia

La parte de la física que se ocupa de describir el movimiento de los cuerpos se llama cinemática.

Lo hace mediante el uso de mediciones, ecuaciones, gráficos, análisis de datos, etc. El movimiento no es algo que le sucede a un objeto sino que ocurre entre dos objetos. Un cuerpo se mueve con respecto a otro, por ejemplo un ferrocarril con respecto al andén.

La condición de movimiento o quietud es relativa al sistema de referencia, o sea respecto a quien o qué se mueve un cuerpo.

Entonces, describir el movimiento de un cuerpo significa decir qué posición ocupan sus partes en distintos momentos, respecto a un sistema de referencia.

Los sistemas de referencia que usaremos son inerciales, los consideramos fijos y usualmente los señalamos con los ejes cartesianos x, y, z.

Antes de describir un movimiento hay que establecer el sistema de referencia. Luego se confeccionan tablas de valores para indicar las distintas posiciones del cuerpo en cada momento, y obtener una ecuación, llamada horaria que describa a ese movimiento, lo cual podrá permitir predecir posiciones futuras.

Galileo y Newton fueron dos científicos que desarrollaron gran parte de los conocimientos de esta área de la física. Caracterizaron los movimientos y obtuvieron  las leyes con que se los describen.

Características y Tipos de movimiento

A medida que el cuerpo se mueve, como el vuelo de un pájaro, el movimiento de una rueda de bicicleta, la caída de una hoja de un árbol, podemos ver que el cuerpo va adoptando diferentes posiciones a medida que trascurre el tiempo. Si unimos cada una de esas posiciones sucesivas surge una figura que se denomina trayectoria.

Si la trayectoria es una recta, el movimiento será rectilíneo; si es una circunferencia será circular, en el caso de una elipse, elíptico… etc.

Hay movimientos que se producen en una, dos o tres dimensiones. En el primero caso el cuerpo se mueve a lo largo de una línea como la caída de un cuerpo, el andar de una persona. En el segundo caso  el cuerpo se mueve en el plano, como es el movimiento de la Tierra alrededor del sol, el movimiento de una calesita. Por último el movimiento en tres dimensiones, el cuerpo se mueve en el espacio, como es el vuelo de una abeja.

Cuando describimos el movimiento de un cuerpo lo tomamos como un todo, sin distinguir cada una de las partes del cuerpo, es por ello que cuando hablamos de su movimiento en cinemática lo consideramos como un cuerpo u objeto puntual, sin dimensiones.

ESTUDIAREMOS MOVIMIENTOS DE CUERPOS CONSIDERANDOLOS PUNTUALES, DEL TIPO RECTILINEO Y REFERIDO A SISTEMAS INERCIALES.

Movimiento Rectilíneo Uniforme     (MRU)

Llamaremos ∆ t = t_f - t_i al  intervalo de tiempo transcurrido entre una posición llamada final y otra llamada inicial

Llamaremos ∆ X = X_f  -  X_i  a la distancia recorrida entre una posición llamada final y otra llamada inicial.

•     Si realizamos el cociente  entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla ∆ X / ∆ t obtendremos la distancia que el móvil recorre en la unidad de tiempo, en este caso en 1 segundo, a esto se denomina velocidad.

•    En este ejemplo vemos que el automóvil recorre distancias iguales en tiempos iguales, por lo cual se dice que el movimiento es uniforme. 

•   Su velocidad siempre tiene el mismo valor numérico, pero también tiene la misma dirección (horizontal en este caso) y el mismo sentido (hacia la derecha en este caso también), luego decimos que el vector velocidad es constante.

• Sabiendo que V = ∆ X / ∆ t  se puede predecir la posición que tendrá el móvil para cualquier instante de tiempo.

_____________________________________________________
 

Si volcamos los valores que corresponden a cada una de las posiciones que adopta el móvil a medida que trascurre el tiempo a una tabla y luego estos pares de puntos los representamos en un par de ejes cartesianos,  tendremos un gráfico como el siguiente.

_________________________________________________________

 

A continuación si volcamos en una tabla el valor de la velocidad del móvil en cada uno de los instantes señalados del móvil anterior y luego estos valores los expresamos en un par de ejes cartesianos obtendremos el siguiente gráfico

 

•   Las unidades con que se expresa la distancia suelen ser metros, kilómetros o centímetros (m, km, cm)  Es conveniente recordar el orden de los múltiplos y submúltiplos de la unidad metro

Km   hm   dam   m    dm   cm  mm

• A su vez las unidades con que se expresa el tiempo son, horas, minutos, o segundos (h, min, seg).-

         Además la equivalencia entre ellas es la siguiente:

1 hora    =   60 minutos            1 minuto   =   60  segundos         1 hora   =  3600 segundos

                                    

•  Las unidades para expresar la velocidad serán:      

    m / seg                 km / h                      cm / seg

Profesora Adriana B. Vicente