CINEMATICA

UNIDAD DE MOVIMIENTO

El movimiento esta presente en la mayoría de las cosas, e inclusive sin estar nosotros consiente que es así, es por esto, que se hace primordial el conocer más sobre este fascinante tema. Creo que al saber, que se mueve la tierra, el sol, los electrones, las hormigas, etc, nacen un sin número de interrogantes que trataremos de responder en esta guía sobre el movimiento.

El movimiento es estudiado por la rama de la física llamada “Mecánica” y se divide en dos partes, la primera de ellas es la cinemática y la otra la dinámica. La cinemática estudia los movimientos de los cuerpos independientemente de las causas que lo producen. (Movimientos rectilíneos, curvilíneos y circulares). Por otra parte, la dinámica se encarga de estudiar los movimientos y las causas que lo producen, por ejemplo la fuerza.

La primera pregunta que debemos responder es ¿Qué es movimiento?

La primera pregunta que debemos responder es ¿Cuándo se dice que un cuerpo esta en movimiento?. Podemos decir que un cuerpo está en movimiento, cuando cambia su Posición respecto a un sistema de referencia. Este sistema de referencia es un punto u objeto, que esta fijo en su posición relativa y que nos servirá, para analizar respecto a él, si el cuerpo en estudio se movió o no.

De lo anterior podemos observar, que el movimiento de un objeto no es absoluto, sino que depende del sistema de referencia elegido, por lo tanto el movimiento es relativo. El que se diga que el movimiento es relativo se debe a que dependerá del sistema de referencia elegido.

En la cinemática utilizaremos el concepto de “partícula”, para llamar a cualquier cuerpo que se encuentre en movimiento, de esta forma podremos ignorar las causas y características de estos cuerpos en estudio. Uno de los parámetros que se debe analizar al momento de querer estudiar una partícula; es su posición, ésta indicará la ubicación en la cual se encuentra, respecto a un punto de referencia.

Por ejemplo: Si un vehículo viaja de Santiago a los Andes, y este se encuentra en el Kilómetro 22, se podría decir que esta cruzando Chicureo, siempre y cuando, nuestro punto de referencia sea el km 0.(La Plaza de Armas)

La física es una ciencia que basa sus estudios en la experimentación y para ello, realiza mediciones de diferentes magnitudes, con lo cual pone a prueba sus hipótesis y teorías.

Una magnitud (es todo lo que se puede medir) se puede clasificar de dos formas, La primera es una magnitud del tipo Escalar y la otra una vectorial.

Magnitud Escalar: Es aquella medición que queda representada sólo conociendo su Módulo (valor numérico) y su unidad de medida. Ejemplo de un Escalar es la distancia, la temperatura, la masa, la energía, etc.

Magnitud Vectorial: para definir una magnitud vectorial, se necesita conocer tres valores independientes, a saber la magnitud o módulo del vector, la dirección y el sentido. Para representar este tipo de magnitud se usa “el vector”, el cual es representado por una flecha. El tamaño del vector es el módulo, su punta de flecha nos indica el sentido y la dirección es la recta que sostiene al vector, como se muestra en la siguiente figura.

Ejemplos de magnitud vectorial es: la Fuerza, Velocidad, Aceleración, etc.

Tabla de itinerario y gráficos de itinerario.

La tabla y el grafico de itinerario son herramientas que utilizamos para registrar y luego analizar diferentes mediciones de una partícula en movimiento. Lo anterior, permitirá describir de mejor forma lo acontecido y poder inclusive proyectar el comportamiento de una partícula.

Desplazamiento

El desplazamiento (s) es una magnitud vectorial que esta relacionada con el movimiento, pero una, no conlleva necesariamente a la otra. El desplazamiento de un punto “A” a otro “B”, se realizará a través de una línea recta, por lo tanto utilizará la distancia más corta entre “A” y “B”.

Una partícula que se mueve de un punto a otro, no necesariamente tuvo un desplazamiento, se dice que una partícula se desplazo, sólo cuando su posición final, es diferente a la posición inicial. El que haya existido un movimiento no es suficiente para afirmar que existe un desplazamiento.

Se simboliza por S = Xf – Xi

S = Desplazamiento Xf = Posición Final Xi = Posición Inicial

Para introducir un nuevo concepto analizaremos el siguiente problema:

El vehículo ya estudiado que viaja de Santiago a los andes, utilizando la carretera San Martín, tiene un desplazamiento entre ambas ciudades de 50Km. La pregunta que surge es ¿Por qué, el marcador de Kilómetros del automóvil marca 72 Km.?

Lo anterior se debe a que el vehículo viaja por la carretera, que no es precisamente una línea recta, si no que contiene un sin número de curvas. Este camino utilizado se conoce como “Trayectoria”.

Fig. 2: Diferencia entre desplazamiento y trayectoria.

Velocidad Media o promedio: Es el cuociente entre el Desplazamiento y el intervalo tiempo, en que se produjo el desplazamiento. Esta magnitud es del tipo vectorial.

[m/s] Siendo Xf: Posición Final XI: Posición Inicial

Por ejemplo si un vehículo lleva una velocidad media de 30 [m/s], no implica que éste, en algunos tramos pueda haber llevado una velocidad mayor o menor que 30. (Hasta podría haberse detenido), si no que su promedio fue de 30[m/s].
Rapidez Media: La rapidez media es una magnitud escalar, que nos indica que tan rápido se realizo un movimiento. Está se define como el cuociente entre el camino recorrido (trayectoria) y el tiempo empleado en recorrerlo

Aceleración Media: Esta magnitud vectorial mide cómo varía la velocidad a medida que el tiempo transcurre. Por lo tanto se define como; el cuociente entre la variación de la velocidad y el intervalo de tiempo en que se produce la variación.


Aceleración Instantánea: Se define como la aceleración media que actúa en un instante de tiempo específico, es decir, el límite cuando el intervalo de tiempo tiende a cero.

TIPOS DE MOVIMIENTO

Existen diferentes tipos de movimiento que se pueden clasificar a grandes rasgos por su trayectoria, estos movimientos pueden ser rectilíneos o curvilíneos. En esta unidad, nos enfocaremos a estudiar los del tipo rectilíneo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), es aquel que realiza una partícula cuando su trayectoria esta representada por una recta y además realiza el viaje a una velocidad constante, de hay el nombre de uniforme. La grafica característica de este movimiento es:

Grafica 1: Movimiento Rectilíneo Uniforme.

Al observar la grafica, podemos ver que a medida que el tiempo pasa, el desplazamiento de la partícula aumenta en forma proporcional al tiempo, quedando como resultado una recta, esta recta, nos indica que la velocidad en un MRU es constante (diferente de cero).

Las formulas a utilizar en este tipo de movimiento son:


donde:

x(t) = La posición en función del tiempo xI = Posición inicial
x0 = Posición inicial o de partida xF = Posición final
v = Velocidad t = Tiempo.

CONTINUARA...