Fisica 3

TEMA 3: CINEMATICA DE UNA PARTICULA

La Mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos.
La cinemática es la parte de la mecánica que describe el movimiento en sí, sin tener en
cuenta la causa del mismo. La Dinámica es la parte de la mecánica que estudia la
relación entre movimiento y las fuerzas que lo causan y las propiedades de los objetos
que se mueven.
3.1.TIPOS DE MOVIMIENTO
Hay tres tipos comunes de movimientos: (1) traslación, (2) rotación y (3)
vibración. Ejemplos: (1) un carro, una bala de cañón, corrientes marinas… (2) los
planetas, una rueda girando, … (3) una cuerda de guitarra, las moléculas de un material
cuando incide luz en dicho material,…Primeramente vamos a concentrarnos en el
movimiento de traslación.
Para estudiar elmovimiento vamos a definir en primer lugar el tipo de objeto que
se va a mover: una partícula. Cuando un objeto se mueve, dicho objeto puede
experimentar diferentes movimientos a la vez, por ejemplo, un balón de futbol puede
estar moviendose con un movimiento de traslación parabólico y a la vez puede estar
rotando. Una partícula se define como un punto, sin extensión, es decir, de tamaño
cero, demanera que los movimientos de rotación o vibración se pueden despreciar. En
la naturaleza todos los cuerpos tienen un tamaño, pero podemos hacer una
aproximación, por ejemplo, cuando se estudia el sistema Sol-Tierra-Luna, debido a que
las distancias involucradas son enormes, los cuerpos celestes puedes aproximarse a
partículas.
Un mov. de traslación ocurre cuando el sistema de referencia asociadoa la
partícula que se mueve (x’, y’, z’) permanece paralelo a un sistema de referencia fijo
donde se encuentra el observador (x, y, z). No importa que el movimiento no se de en
una línea recta.
Los movimientos de traslación se pueden estudiar teniendo en cuenta si el
movimiento es en una dimensión (movimiento rectilíneo y movimiento de caída libre) o
en un plano (movimiento parabólico ymovimiento circular).
3.2. DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION
3.2.1. VELOCIDAD PROMEDIO
La posición de una partícula dentro de un sistema de referencia viene dada por
el vector posición r1 desde el origen hasta la partícula. El vector desplazamiento
describe el cambio de posición de la partícula con respecto al sistema de referencia
dado, desde una posición r1 a una posición r2, esto es:∆r = r2 – r1, y el tiempo que
tarda la partícula en desplazarse se define como: ∆t = t2 – t1. Con estas dos variables se
puede definir la velocidad de una partícula como el cambio de su posición en el tiempo.
Matemáticamente ésto se escribe como:

-1-

TEMA 3: CINEMATICA DE UNA PARTICULA

v=

∆ r r2 − r1 ( vectordesplazamiento )
=
=
∆ t t 2 − t1
tiempo

La velocidad, por tanto, esun vector con la misma dirección y sentido que el
vector desplazamiento y cuya magnitud es ∆ r ∆ t . Dicha magnitud se expresa en
unidades de distancia divididas por unidades de tiempo (m/s en el sistema SI). La
velocidad así definida se denomina velocidad promedio porque sólo nos da información
del punto inicial y el punto final del movimiento, pero no nos dice nada sobre el
recorrido, éstepuede ser recto o con curvas, puede ser estable o errático. Digamos que
nos dice “cuán rápido se mueve la partícula en un intervalo de tiempo”. La velocidad
promedio sólo envuelve el desplazamiento total y el tiempo total que tarda. Si
describimos el movimiento dividiéndolo en etapas, entonces tendremos descrito el
movimiento con mayor detalle. Si la velocidad promedio es la misma en direccióny
sentido en dos etapas podemos decir que la partícula se ha movido con velocidad
constante.
Ejemplo: un señor sale de su casa en un tiempo t = 0 h. Recorre toda Ensenada y llega
a su casa en t = 3 h. ¿Cuál será su velocidad promedio? (Sol.: 0 m/s).
NOTA: Velocity involucra desplazamiento como vector, speed no incluye dirección, sino
el número de metros movido (es la magnitud de la...