CINEMÁTICA
Estudia el movimiento de los cuerpos sin ocuparse de las causas. Un cuerpo se mueve cuando cambia continuamente de posición en el tiempo, respetando un sistema de referencia. Este cambio lo podrá hacer más o menos rápido. La física estudia 3 tipos de movimiento: traslacional, rotacional y vibratorio. Un auto que se desplaza por una autopista experimenta un movimiento traslacional. El giro de la tierra sobre su propio eje es un movimiento rotacional, y el movimiento de un péndulo, por ejemplo, es un movimiento vibratorio.
MOVIMIENTOS EN UNA DIMENSIÓN
ACELERACIÓN
Se denomina aceleración al cambio de velocidad que experimenta un móvil en el transcurso del tiempo. Se conocen 2 tipos de aceleración: aceleración media e instantánea.
Se define como aceleración media al cociente entre la variación de velocidad y la variación del tiempo.
La aceleración instantánea se define como el límite al que tiende la velocidad media cuando
Es decir la aceleración instantánea es la derivada del vector velocidad respecto del tiempo.
El valor del módulo de la aceleración en función de las componentes coordenadas tridimensionales.
a=
DESPLAZAMIENTO
El movimiento de una partícula se conoce por completo si su posición en el espacio se conoce en todo momento. Si consideramos un auto que se mueve a lo largo del eje x desde el punto p a un punto q, su posición en el punto p es X1 en el tiempo t1, y su posición en el punto q es X2 en el tiempo t2. Una gráfica con estas características recibe el nombre de gráfica de posición-tiempo. Cuando una partícula se mueve con estas características el desplazamiento estará dado por X2-X1.
S= desplazamiento
VELOCIDAD MEDIA
Razón del desplazamiento al tiempo transcurrido para lograrlo.
VELOCIDAD PROMEDIO
La velocidad promedio de una partícula es igual al cociente entre la distancia total que recorre y el tiempo total necesario para cubrir esa distancia.
De igual modo la velocidad promedio de una partícula durante algún intérvalo de tiempo es igual al cociente del desplazamiento Δx y el intérvalo de tiempo Δt.
v= Δx/Δt
VELOCIDAD INSTANTÁNEA
La velocidad instantánea en un punto es un vector tangente a la trayectoria en dicho punto y cuyo sentido es el del movimiento se define como el límite de la razón Δx sobre Δt cuando Δt tiende a cero.
Por definición este límite es igual a la derivada x sobre la derivada t. Cuando las variaciones son algo infinitamente pequeñas las llamamos diferenciales.
La velocidad puede ser positiva, negativa o cero. Para designar la velocidad instantánea generalmente se emplea la palabra velocidad. Cuando interesa la velocidad promedio se utiliza siempre el adjetivo promedio
RAPIDEZ
La rapidez de una partícula se define como la magnitud de su velocidad. La rapidez no tiene dirección asociada y en consecuencia no tiene signo algebraico.
Por ejemplo, si una partícula tiene una velocidad de +25 m/s, y otra partícula tiene una de -25 m/s, las 2 tienen una rapidez de 25 m/s. El velocímetro de un automóvil indica rapidez y no velocidad.
MOVIMIENTOS EN EL PLANO
Es la combinación de desplazamiento y velocidad en el movimiento colineal de una partícula entre estas 2 posiciones será :
, y su dirección será la correspondiente a Δs.
Al movimiento en el plano se lo considera una superposición de 2 movimientos rectilíneos simultáneos que actúan en dirección perpendicular entre sí. Esto habilita para estudiar los movimientos como si fueran independientes pero que se produzcan simultáneamente. Las 3 magnitudes que determinan un movimiento de traslación son: el vector de posición, la velocidad y la aceleración. Las 3 magnitudes son vectoriales
Se realizan 2 casos:
COMPOSICIÓN DE 2 MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS UNIFORMES PERPENDICULARES:
Considérese una marca que pretende atravesar un río perpendicular. El bote será desviado por la corriente del río de manera que su trayectoria es una recta que forma un ángulo α con la orilla del río.
El movimiento de la marea está compuesto por una rectilínea perpendicular a la orilla del río a causa del esfuerzo del remero, y por un movimiento rectilíneo uniforme paralelo a la orilla a causa de la corriente del río. El módulo de la velocidad resultante se hallará mediante la siguiente expresión:
Sx=Vx.t
Sy=Vy.t
MOVIMIENTO PARABÓLICO
Un móvil que se lanza con una determinada velocidad inicial y, una vez produce el lanzamiento, queda sometido exclusivamente a la aceleración de la velocidad produce un movimiento parabólico. Si consideramos el movimiento de un proyectil disparado por un cañón que forma un ángulo tita con la horizontal. Este movimiento está formado por 2 movimientos más simples; uno rectilíneo uniforme horizontal con velocidad constante, y uno rectilíneo uniformemente variado vertical con velocidad Vy hacia arriba
La velocidad del movimiento parabólico estará dada por las expresiones
MOVIMIENTO EN EL PLANO CON ACELERACIÓN CONSTANTE
Cuando una partícula se mueve en una trayectoria curva, la velocidad puede tener cualquier valor y su vector representante es tangente en el punto considerado. En cuanto a la aceleración, puede tener cualquier valor y dirección, y ocurre lo mismo con la velocidad.
Si un móvil se desplaza a 10 m/seg en línea recta, decimos que está animado de un movimiento rectilíneo uniforme. Cambia de posición en el tiempo con respecto a un sistema de referencia. Si lo hace en trayectoria de línea recta, y su velocidad se mantiene constante en el tiempo; este movimiento coincide con la velocidad instantánea ya que es constante.
Donde S es la distancia que hay desde el punto de referencia a la posición que ocupa el móvil en instante t.
V es la velocidad media = Vinstaánea
Si el tiempo empieza a contar desde el instante 0 , la ecuación anterior se transformará en:
En el caso de que el punto de referencia coincida con el punto de partida del móvil: S=V.t
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO
Aceleración constante. Si es + se llama movimiento uniformemente acelerado, si es – es uniformemente desacelerado. Posee un movimiento rectilíneo y a=dv/dt
Si S0 es 0: S=V0.t+1/2a.t2