Principios de la fisica 1

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TEMA 04 INTRODUCCIÓN A LA CINEMÁTICA

Prof. Ricardo Nitsche Corvalán

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4.1.- CINEMÁTICA Y MATEMÁTICA

4.1.1.- ¿Qué es cinemática?.
La cinemática es la rama de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. En la cinemática se utilizaun sistema de coordenadas para describir las trayectorias, denominado sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición un cuerpo. La aceleración es el ritmo con que cambia su velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia la posición de un cuerpo en función del tiempo. En la Mecánica Clásica se admite la existenciade un espacio absoluto y de un tiempo absoluto es decir, el espacio es el escenario donde ocurren todos absoluto; los fenómenos físicos y el espacio es anterior a todos los objetos materiales e independiente de la existencia de estos. En todo ese espacio se supone que todas las leyes de la física se cumplen igual y todos esos eventos duran lo mismo para cualquiera que los observe. Con la Teoría dela Relatividad Especial de Albert Einstein en 1905 se inició una nueva etapa, la Cinemática relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos, lo único absoluto es la magnitud de la velocidad de la luz. Todo observador en un sistema de referencia inercial, no importa su velocidad relativa, va a medir la misma magnitud de velocidad de la luz que otro observador en otro sistema dereferencia inercial distinto. En esta nueva forma de ver al mundo se tiene que espacio y tiempo no son absolutos, varían según quien haga la medición; y no son aspectos independientes entre si; espacio y tiempo forman un continuo de cuatro dimensiones. Prof. Ricardo Nitsche Corvalán

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La física moderna ha trasformado nuestra realidad de tal manera que a semejanza de las imágenes inferiores, muchas delartista holandés Maurits Cornelis Escher (1898-1972), donde la realidad depende del punto de vista del observador.

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4.1.2.- Los sistemas de Coordenadas.
El primer aspecto a entender para comprender la cinemática es definir lo que son sistemas de coordenadas Nuestro espacio físico tiene tres dimensiones; coordenadas. nos podemos mover a la derecha o laizquierda, hacia adelante o hacia atrás, hacia arriba o hacia abajo. Cada uno de esos ejes de movimiento define una dirección y sentido; cuánto nos desplazamos en cada eje para alcanzar un punto en el espacio nos indica las coordenadas que a lo largo de cada eje (distancias) son necesarias para llegar a ese punto, distancias las cuales por costumbre indicamos de la forma (x,y,z). Cuando indicamos unpunto en el espacio por medio de tres distancias (“+” o “–” según el sentido) recorridas a lo largo de tres ejes o direcciones perpendiculares entre, que se cortan o cruzan en un punto común llamado origen sistema, de coordenadas del sistema decimos que estamos ante un sistema de coordenadas rectangulares en el espacio (x,y,z); si eliminamos una de las dimensiones el sistema se conoce como sistemade coordenadas rectangulares en el plano (x,y); y si sólo medimos distancias en un solo eje, tenemos el sistema de coordenadas rectangulares unidimencionales (x).

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Existen otros sistemas de coordenadas para ubicar un punto, y no necesariamente se requieren distancias, así por ejemplo en el plano el sistema de coordenadas polares en el plano (r,θ) requiereuna distancia (las distancias son en este caso siempre positivas) y un ángulo. Lo cual es equivalente a lo que vimos en el capitulo anterior a magnitud y dirección de un vector.

Para transformar de un sistema a otro tenemos: r2 = x2 + y2 y tan! = x x = r $ cos ! y = r $ sen!

_______ Nota: todas las formulas anteriores son validas siempre, salvo el caso de la tangente, ya que el

valor real...