Retilineo

2.1
2.2
2.3

2.4
2.5
En las carreras de dragsters un conductor quiere una aceleración tan
grande como sea posible. En una distancia de un cuarto de milla, un
vehículo alcanza rapideces de más de 320 mi/h y cubre la distancia
entera en menos de 5 s. (George Lepp/Stone/Getty)

2

Posición, velocidad y
rapidez
Velocidad y rapidez
instantáneas
Modelos de análisis:
La partícula bajovelocidad constante
Aceleración
Diagramas de
movimiento

2.6
2.7
2.8

La partícula bajo
aceleración constante
Objetos en caída libre
Ecuaciones
cinemáticas deducidas
del cálculo
Estrategia general
para resolver
problemas

Movimiento en una dimensión

Como una primera etapa en el estudio de la mecánica clásica, se describe el movimiento de
un objeto mientras se ignoran lasinteracciones con agentes externos que pueden causar
o modificar dicho movimiento. Esta parte de la mecánica clásica se llama cinemática. (La
palabra cinemática tiene la misma raíz que cinema. ¿Entiende por qué?) En este capítulo,
se considera sólo el movimiento en una dimensión, esto es: el movimiento de un objeto
a lo largo de una línea recta.
A partir de la experiencia cotidiana es claro queel movimiento de un objeto representa
un cambio continuo en la posición de un objeto. En física se clasifica por categorías el
movimiento en tres tipos: traslacional, rotacional y vibratorio. Un automóvil que viaja en
una autopista es un ejemplo de movimiento traslacional, el giro de la Tierra sobre su eje
es un ejemplo de movimiento rotacional, y el movimiento de ida y vuelta de un pénduloes
un ejemplo de movimiento vibratorio. En éste y los siguientes capítulos, se tratará sólo con
el movimiento traslacional. (Más tarde, en el libro, se discutirán los movimientos rotacional
y vibratorio.)
En el estudio del movimiento traslacional se usa el modelo de partícula y el objeto
en movimiento se describe como una partícula sin importar su tamaño. En general, una
partícula es unobjeto parecido a un punto, es decir: un objeto que tiene masa pero es de
tamaño infinitesimal. Por ejemplo, si quiere describir el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, puede considerar a la Tierra como partícula y obtener datos razonablemente
precisos acerca de su órbita. Esta aproximación se justifica porque el radio de la órbita
19

20

Capítulo 2

Movimiento en una dimensión

dela Tierra es grande en comparación con las dimensiones de la Tierra y del Sol. Como
ejemplo en una escala mucho más pequeña, es posible explicar la presión que ejerce un
gas sobre las paredes de un contenedor al tratar las moléculas de gas como partículas, sin
importar su estructura interna.

2.1

El movimiento de una partícula se conoce por completo si la posición de la partícula en
elespacio se conoce en todo momento. La posición de una partícula es la ubicación de
la partícula respecto a un punto de referencia elegido que se considera el origen de un
sistema coordenado.
Considere un automóvil que se mueve hacia adelante y en reversa a lo largo del eje
x como en la figura 2.1a. Cuando comience a recopilar datos de posición, el automóvil
está a 30 m a la derecha de una señaldel camino, que usará para identificar la posición
de referencia x 0. Aplique el modelo de partícula para identificar algún punto en el
automóvil, acaso la manija de la puerta delantera, como una partícula que representa a
todo el automóvil.
Active el cronómetro y una vez cada 10 s anote la posición del automóvil en relación
con la señal en x 0. Como aparece en la tabla 2.1, el automóvil semueve hacia la derecha (que se definió como la dirección positiva) durante los primeros 10 s de movimiento,
desde la posición hasta la posición . Después de , los valores de posición comienzan
a disminuir, lo que indica que el automóvil regresa desde la posición hasta la posición
. De hecho, en , 30 s después de comenzar a medir, el automóvil está junto a la señal
del camino usada para marcar...