Cinemática

C U R S O: FÍSICA COMÚN MATERIAL: FC-02 CINEMÁTICA I
La Cinemática estudia el movimiento de los cuerpos, sin preocuparse de las causas que lo generan. Por ejemplo, al analizar el desplazamiento de un automóvil, diremos que se mueve en línea recta, que su rapidez es de 60 km/h y que luego aumenta a 100 km/h, etc., pero no trata de explicar las causas de cada uno de estos hechos. En esta unidad uncuerpo o móvil será tratado como una partícula, o sea, no interesan sus dimensiones, forma, masa, etc. ¿Cómo es el movimiento? El movimiento de un cuerpo visto por un observador, depende del punto de referencia en el cuál se halla situado. Suponga que un avión que vuela horizontalmente deja caer una bomba. Si observara la caída de la bomba desde el interior del avión, vería que cae en línea rectaverticalmente. Por otra parte, si estuviera de pie sobre la superficie de la tierra observando la caída de la bomba, advertiría que describe una curva llamada parábola. Como conclusión, el movimiento es relativo. El problema surge en la elección de ejes coordenados que estén en reposo absoluto, a los cuales referir todos los movimientos. Esto, en realidad, es imposible, ya que no disponemos deningún punto de referencia que sea inmóvil. En nuestro estudio que veremos a continuación consideraremos ejes coordenados ligados a tierra, porque, generalmente estamos acostumbrados a considerar el movimiento de los cuerpos suponiendo la Tierra en reposo (por convención).

Ejemplo: 1. Es de interés de la cinemática: A) B) C) D) E) Fuerzas externas La masa de los cuerpos El volumen de los cuerposTodas las anteriores Ninguna las anteriores

Conceptos
i) Trayectoria: es la línea que une las distintas posiciones por las cuales pasa un móvil. Se puede clasificar en rectilínea y curvilínea. ii) Distancia y desplazamiento: en el lenguaje cotidiano, estos conceptos suelen ser usados como sinónimos, lo cual es errado. La distancia es la longitud de su trayectoria y se trata de una magnitudescalar. El desplazamiento es la unión de la posición inicial (A) y final (B) de la trayectoria, y es una magnitud vectorial.

Trayectori a

B

Desplazami ento (D )
A

Fig .1

Nota: Si la trayectoria es rectilínea, el desplazamiento puede ser negativo o positivo, según el sentido de movimiento de la partícula. La distancia recorrida siempre será mayor o igual que la magnitud deldesplazamiento (serán iguales cuando el movimiento entre dos posiciones sea rectilíneo y siempre que no exista regreso al punto de partida). iii) Rapidez y velocidad: son dos magnitudes que suelen confundirse con frecuencia. La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición desplazamiento) con eltiempo. ¿Qué significa una velocidad negativa? El signo en general se toma en positivo hacia la derecha y negativo hacia la izquierda aunque no tiene que ser necesariamente así. (o

V 0
X (m)

Por lo tanto, cuidado con decir que una velocidad de − 12 Km de 6 Km

Fig .2

h

es menor que una velocidad

h

, ya que, el signo sólo esta mostrando un sentido de movimiento contrario.

2iv) Rapidez media ( VM ): es la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo que tarda en recorrerla.

VM =

∆d d final − d inicial = ∆t t final − t inicial

o también

VM =

d total t total

Recuerde que la dimensión de rapidez es la relación entre longitud con un intervalo de tiempo. v) Velocidad media ( VM ): relaciona el desplazamiento total y el tiempo que tarda enhacerlo.

VM

∆d d final − d inicial = = ∆t t final − t inicial

o también

VM =

D total t total

vi) Velocidad instantánea ( V (t ) ): un cuerpo no siempre puede viajar con velocidad constante, por esta razón es útil hablar de este concepto, el cual corresponde a la velocidad que posee el móvil en un determinado instante de tiempo de su recorrido. En este capítulo nos ocuparemos...