Cinemática y dinámica

Cinemática y Dinámica
Cuando estudiamos el movimiento de un cuerpo, puede interesarnos solamente conocer cómo es o puede interesarnos saber por qué tiene las características que observamos en él.
La Cinemática se ocupa de describir los movimientos y determinar cuáles son sus características mientras que la Dinámica estudia las relaciones que existen entre las fuerzas y las alteraciones queéstas provocan en el movimiento de los cuerpos.
En estas páginas realizaremos un estudio cinemático de los movimientos rectilíneos, lo que requiere el uso de ecuaciones y gráficas y también de palabras o términos cuyo significado correcto es necesario que aprendas.


¿Qué es el movimiento?

escalares y Vectores

Si nos dicen que un coche circula durante una hora a 60 km/h no podemos saberen qué lugar se encontrará al cabo de ese tiempo porque no sabemos la dirección en la que ha viajado.
Hay muchas magnitudes físicas, como por ejemplo la velocidad, en las que hay que especificar una dirección para describirlas completamente. Por ejemplo, si sabemos que el coche anterior se movía hacia el Norte, ya no tenemos el problema de antes.
Por supuesto hay también muchas magnitudes, comola masa, que no dependen de la dirección. Así, diciendo que la masa de un cuerpo es 24 kg describimos completamente esta magnitud.
• Son escalares las magnitudes que se describen con un valor y una unidad.
• Son vectoriales las magnitudes que se describen usando un valor, una unidad y una dirección.
Las magnitudes vectoriales se representan a través de vectores, que tienen las siguientescaracterísticas:



Componentes de un vector


Es muy común que representemos un vector utilizando los valores de sus componentes.
Las componentes cartesianas de un vector son los vectores que se obtienen al proyectarlo sobre los ejes de un sistema de coordenadas situado en el origen del vector.
El siguiente simulador dibuja automáticamente las componentes del vector A. Puedes pulsar y arrastrarcon el ratón el extremo del vector.




Cuando hayas practicado un poco, prueba a representar los siguientes vectores:

• (3.5, 3.0)
• (-2.0, 4.5)
• (-3.0, -3.0)
• (0, 5) • (5.0, -2.5)
• (3.2, 0)
• (2.5, 2.5)
• (2.0, -2.0)
Observa que la suma vectorial de ambas componentes da como resultante nuestro vector A, dibujado en gris en el simulador.
También podemos representar unvector a través de sus componentes polares. Si quieres saber sobre esto puedes visitar las páginas sobre la posición y el vector de posición.




Suma de Vectores

Podemos sumar vectores de dos maneras: matemáticamente o gráficamente.
Supongamos que tenemos los vectores A = (4, 3) , B = (2, 5) .
Para conocer el vector suma (A+B) sólo tenemos que sumar, respectivamente, las componentes X ylascomponentes Y:
A+B = (4+2, 3+5) = (6, 8)
Si tenemos más de dos vectores procedemos de la misma forma. Por ejemplo vamos a sumar los vectores A= (-1, 4) , B = (3, 6) , C = (-2, -3) y D = (5, 5):
A+B+C+D = (-1+3-2+5, 4+6-3+5) = (5, 12)
Para sumar vectores gráficamente utilizamos la llamada regla del paralelogramo:



Observa que la regla del paralelogramo es equivalente a unir el origen deun vector con el extremo del otro.
Cuando tenemos más de dos vectores para sumar, es mejor hacer esto último.

La Posición

Si hemos acordado llamar movimiento al cambio de la posición con el tiempo, será necesario establecer un criterio para determinar qué posición ocupa un cuerpo en un instante.
Se trata, de nuevo, de establecer un sistema de referencia adecuado para lo que necesitamosestudiar.
Una dimensión
Imagina que tenemos un cuerpo que se mueve por una recta, es decir que realiza un movimiento en una dimensión. Para determinar su posición sólo necesitamos indicar a qué distancia del origen se encuentra. Observa en el siguiente applet que la posición del cuerpo puede ser positiva o negativa según se encuentre a la derecha o a la izquierda del orígen respectivamente....