Estudio cinematico de movimientos

Estudio cinemática de los movimientos

Manuel Alonso (IES “Leonardo Da Vinci” de Alicante)

ESTUDIO CINEMÁTICO DE LOS MOVIMIENTOS
SISTEMA DE REFERENCIA
Un problema de origen que se plantea para estudiar los movimientos es la dificultad que tiene determinar si un objeto se encuentra en reposo o en movimiento y, en caso de considerarlo en movimiento, la dificultad de especificar sutrayectoria. Para estudiar cualquier movimiento es preciso adoptar un sistema de referencia (SR), y el estado y el tipo de movimiento dependen del SR adoptado. Por ejemplo, la Luna tiene un movimiento circular y uniforme para un SR con origen en el centro de la Tierra, pero este mismo movimiento tiene una trayectoria bastante más compleja respecto de otro SR con origen en el centro del Sol, tal como sepuede comprobar manipulando una animación elaborada por el departamento (figura adjunta). Entonces,

¿Da lo mismo adoptar cualquier SR? ¿Se pueden definir unas magnitudes (y encontrar unas relaciones entre ellas) capaces de proporcionar descripciones diferentes de cualquier movimiento según cual sea el SR que se adopte?
Para avanzar en el proceso de construcción de las magnitudes cinemáticas,interesa dejar pendientes de momento estas cuestiones y adoptar para cada movimiento que se estudie un SR, sin entrar a valorar si es el más adecuado o si las magnitudes se adaptarían a otros SR posibles. En otro documento, estudiamos con detalle este problema de los sistemas de referencia, para cuyo tratamiento es preciso antes haber avanzado, no sólo en el estudio de conceptos de Cinemática, sinotambién de Dinámica.

MAGNITUDES CINEMÁTICAS PARA DESCRIBIR LOS MOVIMIENTOS
El lenguaje cotidiano, no científico, limita mucho la capacidad para describir los movimientos con suficiente claridad. Podemos pensar, por ejemplo, en un controlador aéreo que, en un momento determinado, sólo pueda comunicarse con el piloto de un avión mediante la radio. Para tener información fiable de su movimientotendrá que hacer al piloto bastantes preguntas (¿dónde está el avión?, ¿hacia dónde se dirige?, ¿cómo va de rápido?, si cambia de rapidez ¿cómo lo hace?,..) Para poder contestar a estas cuestiones, el piloto tendrá que usar un lenguaje científico preciso que de respuestas claras a estos interrogantes. Éste es el papel que juegan las magnitudes cinemáticas de los movimientos: facilitar una descripcióne interpretación precisa de cualquier tipo de movimiento. Posición y cambios de posición La primera magnitud a que nos referimos es la posición, es decir, la indicación en cada instante de dónde se encuentra el objeto móvil. Existe, de entrada, un inconveniente para definirla, porque todo objeto es extenso y ocupa muchas posiciones puntuales. Por eso, para poder localizarlo con exactitud esnecesario sustituir al objeto por un punto que lo represente. También dejamos pendiente cómo hacer esto y aceptaremos que nos referimos a objetos "puntuales". Teniendo en cuenta que vivimos en un mundo tridimensional, la posición de un objeto móvil (puntual) se expresa mediante un vector de tres componentes, aunque se pueden considerar situaciones más sencillas si el movimiento se restringe a un númeroinferior de dimensiones. Si el objeto se mueve en un plano, el vector de posición sólo requiere dos componentes y aún se

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Manuel Alonso (IES “Leonardo Da Vinci” de Alicante)

puede reducir la posición a un sólo valor si el movimiento goza sólo de un grado de libertad espacial (por ejemplo, una distancia medida sobre la trayectoria si ésta seconoce previamente, un ángulo si el movimiento es circular,..) En cuanto a los cambios de posición, se definen operativamente como la diferencia entre una posición final o posterior y otra posición inicial o anterior del móvil. Como se utilizan varias formas de expresar la posición y otras tantas expresiones y maneras de dar posibles cambios en la posición, conviene practicar un poco el manejo de...