Cinematica

1. Introducción
2. Objetivo
3. Contenidos- Conocimientos previos
4. Desarrollo teórico
5. Problemas propuestos con respuestas
6. Preguntas de razonamiento
7. Problemas propuestos sin respuestas
8. Bibliografía recomendada

7.6.2. Introducción a la dinámica y cinemática.

El fenómeno más obvio y fundamental que observamos a nuestro alrededor es el demovimiento. El viento, las olas, los pájaros que vuelan, los animales que corren, las hojas que caen. Prácticamente todos los procesos inimaginables pueden describirse como el movimiento de ciertos objetos. Para analizar y predecir la naturaleza de los movimientos que resultan de las diferentes clases de interacciones, se han inventado algunos conceptos importantes tales como los de momento, fuerza yenergía. Si el momento, la fuerza, y la energía se conocen y se expresan en un modo cuantitativo es posible establecer reglas mediante las cuales pueden predecirse los movimientos resultantes.
La mecánica, es la ciencia del movimiento, es también la ciencia del momento, la fuerza y la energía; de ella se derivan: la cinemática, que estudia el movimiento sin tomar en consideración las fuerzas quelo producen, y la dinámica, que a diferencia de la cinemática, fundamenta el estudio del movimiento en las leyes del movimiento propuestas por Newton.
Los movimientos clásicos que se asocian a la cinemática: movimiento rectilíneo acelerado y no acelerado, movimiento curvilíneo, movimiento parabólico y caída libre. Se presenta los conceptos de aceleración tangencial, aceleración radial y radio decurvatura; todos ellos de manifiesto en los movimientos circulares. Un apartado será dedicado a la cinemática vectorial; aquí, el álgebra con vectores se empleará en la caracterización de los movimientos.

7.6.2.1. Diferencia entre cinemática y dinámica.
La cinemática, es un área de estudio de la mecánica que describe el movimiento en función del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta losagentes presentes que lo producen. Por su parte, la dinámica es un área de estudio de la mecánica que describe el movimiento en cuanto al espacio y el tiempo, considerando los agentes presentes que lo producen.
En cinemática es de gran importancia definir un referencial, el cual es un marco de referencia, cuya característica principal es la de no estar acelerado. Cualquier marco de referencia quese mueve con velocidad constante respecto de un marco inercial es por sí mismo un marco inercial.
7.6.2.2. Velocidad y aceleración: ecuaciones básicas.
La velocidad media de una partícula durante un intervalo de tiempo Δt, está definida como la razón entre el desplazamiento y el intervalo de tiempo, fig7.6.2.
[pic] (1)
Donde:
[pic]: Velocidad media del móvil, m/s
[pic]: Magnitud deldesplazamiento del móvil, m
[pic] Intervalo de tiempo, s
Como el desplazamiento es una cantidad vectorial y el intervalo de tiempo es una cantidad escalar, concluimos que la velocidad promedio es una cantidad vectorial dirigida a lo largo de [pic].

[pic]
Fig. 7.6.2. Una partícula que se mueve en el plano x-y

Un concepto derivado de la velocidad media, es la velocidad instantánea, la cualse define como el límite de la velocidad promedio, [pic], conforme [pic]tiende a cero.
[pic] (2)
La velocidad instantánea es igual a la derivada del vector de posición respecto del tiempo. A la magnitud del vector de velocidad instantánea recibe el nombre de “rapidez”.
La velocidad media al igual que la velocidad instantánea se expresa m/s en el sistema internacional; Ft/s en el sistemabritánico (se lee pies por segundo), y cm/s en el sistema c.g.s.
Dado que la velocidad de un móvil puede variar en el tiempo, nació un concepto denominado aceleración, la cual se define como la razón de cambio del vector velocidad, [pic], en un tiempo transcurrido [pic].
[pic] (3)
Donde:
Vf: velocidad final del movimiento, m/s
Vi: velocidad inicial del movimiento, m/s
tf – ti: intervalo...