Conceptos Fundamentales del Movimiento

Sistema de referencia: Es un punto o conjunto de puntos, que puede estar sintetizado en un cuerpo u objeto, respecto al cual estudiamos el movimiento. Matemáticamente, se representa mediante unos ejes de coordenadas cartesianas.

Sistema de referencia inercial: Es aquel que podemos considerar que está en reposo o que se mueve con velocidad constante. Objetivamente, tendemos a usar sistemas de referencia inercial para estudiar dos movimientos.

Movimiento de un cuerpo: Decimos que un cuerpo se mueve cuando su posición respecto de un sistema de referencia cambia al transcurrir el tiempo.

Posición: Es el lugar que ocupa un móvil en un instante determinado. Matemáticamente, se representa mediante un vector que va desde el origen del sistema de referencia al punto en el que se encuentra el móvil.

Trayectoria: Es la línea determinada por el conjunto de las sucesivas posiciones que va teniendo un móvil en su movimiento. En definitiva, es el camino recorrido por el móvil.

Desplazamiento: Es el vector que une la posición inicial con la posición final. Matemáticamente, es la diferencia entre el vector de posición final menos el vector de posición inicial.

Espacio recorrido: Es la longitud de la trayectoria o del camino que ha recorrido un móvil.

Velocidad: Es una magnitud vectorial que nos indica la rapidez con que cambia la posición de un móvil. Matemáticamente, representa el incremento de espacio recorrido por unidad de tiempo.

Aceleración: Es una magnitud vectorial que nos representa la rapidez con que varía la velocidad y representa la variación de la velocidad por unidad de tiempo.

Movimiento Vertical

Movimiento Vertical Libremente

Son movimientos que son sometidos siempre a la misma aceleración, que es la de la gravedad (9,8 m/s² a nivel del mar) y son todos M.R.U.A. (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado).

1. Caída libre: Es el movimiento que se produce cuando dejamos caer un cuerpo a determinada altura; la velocidad inicial es 0.
2. Lanzamiento vertical hacia abajo: Es otro movimiento rectilíneo uniformemente acelerado en el que el cuerpo cae desde una determinada altura, pero con una velocidad inicial.
3. Lanzamiento vertical hacia arriba: Inicialmente hay un movimiento rectilíneo uniformemente desacelerado desde el punto de lanzamiento hasta la altura máxima que alcance y, a partir de ahí, hay un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado que vuelve a llevar el cuerpo al punto de partida. Cuando el cuerpo está en la altura máxima, su velocidad es 0.

Movimiento Circular

Radián: Es una unidad matemática que se utiliza para medir ángulos y corresponde al valor de un ángulo interior de una circunferencia cuyo arco correspondiente mide lo mismo que el radio.

Magnitud específica del movimiento circular: Se utiliza aquel cuyo origen coincide con el centro de la circunferencia. El vector de posición entonces coincide en todo momento con el radio, y por eso hablamos del radio vector de posición.

Espacio angular: Es el ángulo abierto por el radio vector de posición al moverse.

Espacio lineal: Es el arco de la circunferencia que corresponde al espacio angular, es decir, el camino recorrido por el cuerpo.

Relación entre el espacio lineal y el espacio angular: Multiplicando el espacio angular (medido obligatoriamente en radianes) por el radio, tenemos el espacio lineal en movimiento circular.

Velocidad angular: Es la variación del espacio angular por unidad de tiempo. Es una magnitud vectorial. En un movimiento circular uniforme, la velocidad angular (ω) es constante.

Frecuencia: Es el número de vueltas que da el cuerpo por unidad de tiempo. Es una forma de darnos la velocidad angular.

Periodo: Es el tiempo que tarda el cuerpo en dar una vuelta. Es el inverso de la frecuencia.

Dinámica

Dinámica: Es la parte de la mecánica que estudia el movimiento relacionándolo con las causas que lo producen.

Fuerza: Es una magnitud vectorial que representa cualquier causa capaz de producir en un cuerpo una deformación o un cambio en su estado de movimiento, es decir, en su velocidad.

Fuerza según aplicación:

• Fuerzas de contacto: Son aquellos en los que los cuerpos que la ejercen se tocan (ej. el aire mueve árboles).
• Fuerzas de acción a distancia: Son aquellas en las que no hay contacto entre los cuerpos que la ejercen:
  • Fuerzas gravitatorias (debidas a la masa).
  • Fuerzas electromagnéticas (debidas a la carga).
  • Fuerza nuclear fuerte.
  • Fuerza nuclear débil.

Leyes de Newton

• Ley de inercia: Cuando sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la resultante de las que actúan es nula, el cuerpo tiende a mantener su estado de movimiento, es decir, su velocidad es constante.
• Ley fundamental: Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, este se ve sometido a una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

Newton: Es la fuerza aplicada a un cuerpo de 1 kg de masa que le comunica una aceleración de 1 m/s².

Peso: Es la fuerza con la que la Tierra atrae a los cuerpos.

Fuerza de rozamiento: Son fuerzas que se oponen siempre al movimiento y que se deben a la interacción del cuerpo que se mueve con el medio o el camino por el que se mueve. Hay dos tipos:

• De resistencia: Se debe al choque de las partículas del medio por el que se mueve el cuerpo sobre él. En nuestra naturaleza, son el aire y el agua.
• De fricción: Son aquellas que se producen debido al contacto entre la superficie del cuerpo que se mueve y la superficie del plano por el cual se mueve. Estas fuerzas solo existen cuando el cuerpo se desplaza por un plano, y no dependen ni de la dimensión de la superficie en contacto ni de la velocidad con que se mueven los cuerpos, solo de la naturaleza de la superficie en contacto.

Ley de Newton: Principio de acción y de reacción: cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este responde con una fuerza igual y de sentido contrario sobre el primero.