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FÍSICA CLÁSICA

UNIDAD IV CINEMÁTICA


4.1 Marcos de referencia. inerciales.
4.2 Movimiento rectilíneo: Velocidad y aceleración.
4.3 Representación vectorial de la velocidad y de la aceleración en el movimiento rectilíneo.
4.4 Movimiento curvilíneo: Velocidad y aceleración.
4.5 Movimiento, bajo aceleración constante.
4.6 Componentes tangencial y normal de la aceleración.
4.7Movimiento circular: Velocidad y aceleración angulares.
4.8 Movimiento curvilíneo general en el plano.
4.9 Movimiento relativo. Transformadas Galileanas.


4.1 Marcos de referencia inercial.

En mecánica se dice que un sistema de referencia es un sistema de referencia inercial cuando las leyes del movimiento cumplen la conservación del Momentum lineal. También llamado cantidad de movimiento linealEl término aparece principalmente en mecánica newtoniana donde los sistemas inerciales son precisamente aquellos en los que se cumplen las leyes de Newton.

Características de los sistemas inerciales.
A El punto de referencia es arbitrario, dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro sistema desplazado una distancia fija respecto al primero, sigue siendo inercial.
B La orientaciónde los ejes es arbitraria, dado un sistema de referencia inercial, otro sistema de referencia, con otra orientación distinta del primero, sigue siendo inercial.
C Desplazamiento a velocidad lineal constante, dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro que se desplace con velocidad lineal y constante, sigue siendo inercial.
Por combinación de los tres casos anteriores, tenemos quecualquier sistema de referencia desplazado respecto a un sistema inercial, girado y que se mueva a velocidad lineal y constante, sigue siendo inercial.
Sistemas de referencia no inerciales
A Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro que se mueva con aceleración lineal respecto al primero no es inercial.
B Dado un sistema de referencia inercial, cualquier otro cuyos ejes roten, convelocidad de rotación constante o variable, respecto a los del primero, no es inercial.
En un sistema en rotación, o moviéndose con aceleración respecto a un sistema inercial da lugar a un sistema no-inercial de referencia, y en él no se cumplen las leyes de Newton. En un sistema no-inercial para justificar el movimiento además de las fuerzas reales necesitamos introducir fuerzas ficticias quedependen del tipo de no-inercialidad del sistema
En el marco de la mecánica newtoniana puede comprobarse que en un sistema inercial se cumple para un conjunto de partículas donde la suma de todas sus cantidades de movimiento lineales permanece constante:

Se define la cantidad de movimiento lineal de una partícula como el producto de su masa, por su velocidad, respecto a un sistema dereferencia dado:

Donde:
L: es el momento lineal.
m: es la masa de la partícula.
v: es la velocidad de la partícula respecto del sistema de referencia.
Para que esto sea cierto el sistema de partículas no tiene que tener influencia externa al sistema, esto es, tiene que ser un sistema aislado.
1ª ley de Newton, de inercia
Todo cuerpo conserva el estado de movimiento que posee. Consideremos unsistema inercial formado por una sola partícula. Según la conservación de la cantidad de movimiento lineal:

Dado que la masa es una propiedad de la partícula, no varia en el tiempo; la velocidad como vector tampoco puede variar, de modo que el momentum lineal se conserva, el módulo de la velocidad, la dirección y el sentido son constantes. Por tanto, se deduce que la partícula no cambiará sudirección, ni aumentará o disminuirá su velocidad.
4.1 Movimiento rectilíneo: Velocidad y aceleración.


Fig. 4.1 Posición de una partícula.

El movimiento de una partícula a lo largo de una línea recta es llamado movimiento rectilíneo. Para definir la posición del punto P de la partícula sobre esa línea, escogemos un origen fijo O y una dirección positiva. La distancia x desde O hasta P,...