Lcrgp

Física. 1. Mecánica

1

MECÁNICA

La mecánica es la parte de la física que estudia el movimiento. Tradicionalmente se enseña
dividida en tres partes: cinemática, dinámica y teoremas de conservación.
La cinemática estudia los elementos necesarios para describir el movimiento, es de cir, los
sistemas de referencia, y los vectores de posición, velocidad y aceleración.
La dinámica estudiael siguiente problema: si conocemos las fuerzas que actúan sobre un
sistema, ¿cómo se moverá? Finalmente los teoremas de conservación nos proporcionan una
manera alternativa de resolver los problemas mecánicos. Los teoremas de conservación nos
dicen que, en determinadas condiciones, existen magnitudes físicas que no cambian. Los más
importantes de tales teoremas son los de conservación delmomento lineal, del momento
angular y de la energía.

Física. 1.Mecánica

1

Física. 1. Mecánica

2

Física. 1.Mecánica

Física. 1. Mecánica

Primera parte: CINEMÁTICA
1 Partícula puntual.
Nuestro objetivo es la descripción del movimiento de un objeto. Podemos intentar describir el
movimiento de un bumerán pero en seguida nos damos cuenta de que uun bumenrán se puede
desplazar ytambién puede girar con un movimiento complicado. Cada uno de sus puntos se
mueve de manera diferente. Para que la descripción del movimiento sea sencilla sólo
consideraremos objetos sin forma ni partes; un objeto que sólo tenga masa. Este tipo de
objeto se denomina partícula puntual.

2 Sistema de referencia.
Lo primero que debe hacerse para describir el movimiento es escoger un sistema dereferencia formado por tres ejes perpendiculares entre si que se cortan en el origen de
coordenadas.

Existe total libertad a la hora de elegir un sistema de referencia. Por ejemplo, si estamos
describiendo como un avión en movimiento deja caer un objeto, podemos colocar el origen
de coordenadas fijo en el suelo o fijo en el avión.

Física. 1.Mecánica

3

Física. 1. Mecánica

3 Elvector de posición.
Una vez elegido nuestro SR, tenemos una manera inequívoca de especificar la posición de un
objeto. Lo haremos por medio del vector de posición, que es un vector cuyo origen está en el
origen de coordenadas y cuyo extremo está en el objeto.
z

2
3


r
5

y

x

El vector de posición se denota:


r
y está formado por tres números, denominados componentes delvector. Cada una de las
componentes indica la distancia que debemos movernos sobre cada uno de los ejes de
coordenadas. En el ejemplo de la figura anterior el vector de posición es:

r  (3,5,1)
lo que significa que hay que moverse 3 metros sobre el eje x, 5metros sobre el eje y 1 metro
sobre el eje z para llegar hasta el objeto.

4 Ecuación de movimiento
Si una partícula se muevesignifica que su vector desplazamiento cambia en el tiempo. Ahora
sus componentes no son números sino funciones del tiempo.


r t   xt , yt , zt  [1]
Las tres funciones xt , yt , zt  reciben el nombre de ecuación de movimiento, y son la
manera de decir dónde se encuentra la partícula en cualquier instante. La ecuación de
movimiento es el vector desplazamiento expresado en funcióndel tiempo.
EJEMPLO 1

Escribamos la ecuación de movimiento de un objeto que se lanza horizontalmente desde
una altura de 10 metros.

  , , 5)
r (t0 2 m
t 2 10
t

4

Física. 1.Mecánica

Física. 1. Mecánica

5 Trayectoria y espacio recorrido.
5.1 Trayectoria.
Imaginemos que la punta del vector de posición pudiera dibujar en el espacio como un
bolígrafo. El dibujo marcaríalos lugares por los que el objeto va pasando. Así pues, la
trayectoria es la curva formada por los puntos por los que pasa un objeto en movimiento.
z
Trayectoria

y

x

Es importante distinguir entre ecuación de movimiento y trayectoria. La ecuación de
movimiento nos indica cómo varía el vector de posición mientras que la trayectoria es la
curva que describe el extremo del vector de...