Cinemática
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bibliografia empleada / * Fisica 4 de Jose Maria Mautino / * Fisica Conceptual de Paul Hewitt / * Horarios de la linea de colectivos Flecha Bus
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Prof. Silvia Alejandra Córdova
Cinemática
El vocablo cinemática deriva del griego kinema que significa movimiento.
La CINEMÁTICA es la parte de la Mecánica que describe los movimientos,
independientemente de las causas que los originan.
¿Cuándo se mueve un cuerpo?
Resulta fácil decir que un cuerpo está en movimiento, pero es más difícil explicar lo que se
quiere decir con eso.
Un libro que está en reposo respecto a la mesa sobre la que está, y se mueve unos 30
km/seg respecto del Sol, y aun más a prisa respecto al centro de nuestra galaxia. Cuando
estudiamos el movimiento de algún objeto, lo describimos respecto a otro objeto.
Esto muestra que un cuerpo puede estar en reposo y en movimiento simultáneamente;
todo depende del punto de referencia que se considere.
Se puede deducir entonces que: un cuerpo está en movimiento cuando se aleja o se
acerca a un punto elegido como fijo.
Pero este concepto no se puede aplicar a todos
los casos. Así, si hacemos girar una boleadora a
nuestro alrededor, la misma se mueve
recorriendo una circunferencia cuyo centro es
nuestro cuerpo pero su distancia con respecto a
él no varía.
Por este motivo, para definir el movimiento no
se toma como referencia a un punto sino a un
sistema de coordenadas, al que se denomina
sistema de referencia.
Cuando consideramos el movimiento de un objeto en el plano. Son suficientes dos ejes de
coordenadas (x e y) para determinar las sucesivas posiciones de ese objeto. Por ejemplo:
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En la posici6n P1 el móvil tiene las coordenadas x=1e y=2 en la posición P2 x = 3 e y = 3.
Si se considera el movimiento de un cuerpo en el espacio, es necesario determinar un
sistema de tres ejes de coordenadas (x, y, z) para establece r las sucesivas posiciones que
va ocupando dicho cuerpo.
Entonces, la posición P de un cuerpo es:
Esta posición puede caracterizarse por el vector r (OP):
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Para precisar cuándo un cuerpo está en movimiento, además de determinar un sistema de
referencia, es necesario tener en cuenta que el movimiento no es instantáneo, sino que se
produce a lo largo de un cierto tiempo.
En consecuencia, se puede establecer que:
Un cuerpo está en movimiento cuando varía su posición, a medida que transcurre el
tiempo, con respecto a un sistema de referencia (sistema de coordenadas).
Trayectoria de un móvil
Consideremos el siguiente caso:
Un colectivo parte de Tartagal a las 0,30 hs y arriba a Salta a las 5,50, registrándose en el
esquema la ruta seguida y en el cuadro las localidades por donde pasa, las distancias
recorridas desde el punto de partida y In hora en que pasa por dichas ciudades:
Localidad Distancia (km) hora de paso
Tartagal 0 00:30
Mosconi 9 00:45
Embarcación 88 01:45
San Pedro 241 04:10
Güemes 313 05:00
Salta 365 05:50
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Como se puede observar en el esquema, el colectivo, en su recorrido fue ocupando
sucesivamente distintos puntos del espacio a medida que iba transcurriendo el tiempo.
Lo mismo ocurre en cualquier movimiento que se observe: el vuelo de un pájaro, el
desplazamiento de un barco, una piedra que se arroja al aire, etcétera. En todos los casos,
el móvil va ocupando distintos puntos del espacio en un cieno intervalo de tiempo.
Entonces, se puede establecer que:
TRAYECTORIA DE UN MÓVIL es el conjunto de puntos del espacio que va ocupando
sucesivamente a medida que transcurre el tiempo.
Cuando la trayectoria seguida por el móvil es una recta, el movimiento se denomina
rectilíneo; en cambio, si es una curva recibe el nombre de movimiento curvilíneo. En este
último caso, el movimiento toma nombre de la curva que describe: si es una
circunferencia, movimiento circular; si es una elipse, movimiento elíptico; si es una
parábola, movimiento parabólico, etcétera.
Posición de un móvil
En su trayectoria, el colectivo del ejemplo anterior fue ocupando distintos puntos. Así, a
las 00:30 estaba en Tartagal; a las 00:45 en Mosconi; a las 01:45 en Embarcación, etcétera,
Cada uno de estos puntos corresponde a la ubicación del colectivo en un determinado
instante y recibe el nombre de posición.
Por lo tanto, podemos decir que:
POSICIÓN es el punto donde está ubicado el móvil en un determinado instante.
Velocidad de un móvil
Es muy frecuente que asociemos la expresión movimiento con velocidad.
Para calcular la velocidad se divide el espacio recorrido por el tiempo empleado en
recorrerlo. Así, un automóvil recorre una distancia de 240 km en un tiempo de 3 h, su
velocidad es de:
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240 3 80
Esto nos indica que el automóvil por cada hora recorrió una distancia de 80 km. De modo
que la velocidad informa qué espacio fue recorrido en una unidad de tiempo (en este caso
en una hora).
En consecuencia podemos definir:
La VELOCIDAD DE UN MOVIL es el cociente entre el espacio recorrido ∆ y el tiempo
empleado en recorrerlo ∆
En el lenguaje cotidiano podemos usar las palabras rapidez y velocidad indistintamente.
En Física hacemos una distinción entre ellas. Dicho de manera muy sencilla, la diferencia
es que la velocidad es una rapidez en una dirección dada. Cuando decimos que un móvil
se desplaza a 60 km/h estamos indicando su rapidez, para indicar su velocidad debemos
decir que este móvil se mueve a 60 km/h hacia el norte.
La rapidez describe que tan a prisa se desplaza un objeto; la velocidad nos dice que tan a
prisa y en qué dirección.
Unidades
La unidad de velocidad está expresada por el cociente entre la unidad de longitud y la
unidad de tiempo.
En el sistema MKS y en el sistema técnico la unidad de velocidad resulta:
En el sistema CGS la unidad de velocidad es
Otras unidades muy usadas son el kilómetro por segundo (km/s), la milla por hora
(milla/h) (en países de habla inglesa) y en náutica el nudo.
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En las expresiones metro por segundo, kilómetro por hora, etc.
La palabra por no significa multiplicación, sino metros recorridos
en un segundo, kilómetros recorridos por cada hora, etcétera.
Cambio de unidades
Las unidades pueden transformarse unas en otras.
Transformar km/h a m/seg
Teniendo en cuenta que 1 km = 1.000 m y 1 hora = 3.600 segundos:
180 1801000 3600 50
Transformar m/seg en km/h
Teniendo en cuenta que 1 y 1
20 201 10001 3600
20 3600 1000 27
En suma, conociendo las equivalencias entre las unidades de longitud y de tiempo, es
posible expresar una misma velocidad con diferentes unidades.
