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CAPÍTULO 2.

CINEMÁTICA

La cinemática es la descripción matemática del movimiento.
En su acepción más simple, el movimiento es el cambio de posición de un cuerpo con el
tiempo. Todo el mundo tiene una cierta idea de ello y a veces uno querría decir, con Newton:
“No defino el tiempo, el espacio, el lugar ni el movimiento, por ser palabras bien conocidas de
todos”. Y, realmente, no vamos a definirni a discutir por extenso conceptos tan complejos
como espacio y tiempo. Vamos a cuantificar algunas de sus facetas, para proporcionar una
descripción precisa y potente del movimiento.
Hay movimientos de muy diverso tipo: el movimiento de un trompo que gira, el movimiento
del agua que fluye por un canal, el sutil movimiento de vibración del aire cuando se propaga
una onda sonora. Así, hay unacinemática de los cuerpos rígidos, una cinemática de los
fluidos, una cinemática del movimiento ondulatorio, descripciones complejas, hermosas,
importantes, que vendrán a su tiempo, pero en cuya base está la cinemática más simple, la de
un punto móvil, punto geométrico que se desplaza y por cuyo estudio comenzaremos.
Vamos pues a dar los elementos necesarios para estudiar el movimiento de un puntomóvil,
pero aclaremos primero un poco cuál puede ser ese punto móvil.
El punto móvil puede ser lo que se llama en mecánica newtoniana una partícula o punto
material, que, como dijimos, es un modelo físico-matemático abstracto que permite
representar en determinadas condiciones un cuerpo como un punto con masa. Por ejemplo,
para estudiar el movimiento de traslación de un planeta alrededor del sol,podemos tratarlo
como un punto móvil, o, para estudiar el movimiento parabólico de un guijarro irregular,
podemos igualmente tratarlo como un punto: una partícula. Pero el punto móvil puede ser
también un punto específico de un cuerpo extenso, por ejemplo, un determinado punto en el
borde de una rueda o polea.
Los conceptos fundamentales de la cinemática son:
Marco de Referencia
Posición
VelocidadAceleración
Marco de Referencia.
Se dice también sistema de referencia, pero la palabra sistema tiene diversas connotaciones:
sistema de unidades, sistema mecánico, sistema de coordenadas, por lo que preferiremos
marco de referencia.
Un marco de referencia comprende:
a)

Un cuerpo rígido (o conjunto de cuerpos rígidamente unidos entre sí) respecto al cual se
puede determinar la posición o el cambioen posición de un objeto cuyo movimiento
quiere estudiarse. Por ejemplo, los movimientos de una persona que se desplaza por el

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Londoño - Introducción a la mecánica

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interior de un tren, pueden estudiarse refiriéndolos al propio tren: a sus paredes, techo,
piso, y así el tren será un marco de referencia. Pero el tren va moviéndose por los rieles
y su movimiento puede referirse a otromarco de referencia, localmente unido a la tierra,
y del cual forman parte rieles, postes y estaciones. Y a su vez este marco está moviéndose
respecto a otro marco de referencia determinado por el sol y las estrellas lejanas.
En un marco de referencia pueden elegirse diversos sistemas de coordenadas para dar la
ubicación de un punto, como luego veremos con detalle.
Decir que el movimiento esesencialmente relativo significa que todo movimiento es
movimiento respecto a un determinado marco de referencia. Carece de sentido afirmar
que un cuerpo se mueve sin especificar respecto a cuál marco de referencia lo hace.
El movimiento de un cuerpo puede tener una descripción más simple en un marco de
referencia que en otro.
Así, el movimiento del planeta Marte resulta de gran
complejidad referido a latierra, pero referido al sol es un movimiento elíptico, casi
circular, de descripción mucho más sencilla. Tras de un hecho como éste hay milenios de
observación y estudio de los hombres.
Veremos después, en la dinámica, que hay unos marcos de referencia especiales de gran
importancia: los marcos inerciales.
b)

Un marco de referencia comprende también relojes que permiten la ubicación temporal...