Física

Cinemática.La cinemática trata del estudio del movimiento de los cuerpos en general y, en particular, el caso simplificado del movimiento de un punto material, mas no estudia por qué se mueven los cuerpos. Para sistemas de muchas partículas, por ejemplo los fluidos, las leyes de movimiento se estudian en la mecánica de fluidos.

El movimiento trazado por una partícula lo mide un observador respecto a un sistema de

referencia. Desde el punto de vista matemático, la cinemática expresa cómo varían

las coordenadas de posición de la partícula (o partículas) en función del tiempo. La función

matemática que describe la trayectoria recorrida por el cuerpo (o partícula) depende de

la velocidad(la rapidez con la que cambia de posición un móvil) y de

la aceleración (variación de la velocidad respecto del tiempo).

El movimiento de una partícula (o cuerpo rígido) se puede describir según los valores de

velocidad y aceleración, que sonmagnitudes vectoriales:

Si la aceleración es nula, da lugar a un movimiento rectilíneo uniforme y la velocidad

permanece constante a lo largo del tiempo.

Si la aceleración es constante con igual dirección que la velocidad, da lugar

al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y la velocidad variará a lo largo del

tiempo.

Si la aceleración es constante con dirección perpendicular a la velocidad, da lugar

al movimiento circular uniforme, donde el módulo de la velocidad es constante,

cambiando su dirección con el tiempo.

Cuando la aceleración es constante y está en el mismo plano que la velocidad y la

trayectoria, tiene lugar elmovimiento parabólico, donde la componente de la velocidad

en la dirección de la aceleración se comporta como un movimiento rectilíneo

uniformemente acelerado, y la componente perpendicular se comporta como un

movimiento rectilíneo uniforme, y se genera una trayectoria parabólica al componer

ambas.

Cuando la aceleración es constante pero no está en el mismo plano que la velocidad y

la trayectoria, se observa elefecto de Coriolis.[cita requerida]

En el movimiento armónico simple se tiene un movimiento periódico de vaivén, como

el del péndulo, en el cual un cuerpo oscila a un lado y a otro desde la posición

de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. La

aceleración y la velocidad son funciones, en este caso, sinusoidales del tiempo.

Al considerar el movimiento de traslación de un cuerpo extenso, en el caso de ser rígido,

conociendo como se mueve una de las partículas, se deduce como se mueven las demás.

Así, basta describir el movimiento de una partícula puntual, como por ejemplo el centro de

masa del cuerpo, para especificar el movimiento de todo el cuerpo. En la descripción del

movimiento de rotación hay que considerar el eje de rotación respecto del cual rota el

cuerpo y la distribución de partículas respecto al eje de giro. El estudio del movimiento de

rotación de un sólido rígido suele incluirse en la temática de lamecánica del sólido rígido,

por ser más complicado. Un movimiento interesante es el de una peonza, que al girar

puede tener un movimiento de precesión y de nutación.

Cuando un cuerpo posee varios movimientos simultáneamente, como por ejemplo uno de

traslación y otro de rotación, se puede estudiar cada uno por separado en el sistema de

referencia que sea apropiado para cada uno, y luego, superponer los movimientos.

Distancia 

La distancia se refiere a cuanto espacio  recorre un objeto durante su movimiento.  Es la cantidad movida.  También se dice que es la suma de las distancias recorridas.  Por ser una medida de longitud, la distancia se expresa en unidades de metro según el Sistema Internacional de Medidas.  Al expresar la distancia, por ser una cantidad escalar, basta con mencionar la magnitud y la unidad.  Imagina que comienzas a caminar siguiendo la trayectoria: ocho metros al norte, doce metros al este y finalmente ocho metros al sur.  Luego del recorrido, la distancia total recorrida será de 28 metros.  El número 28 representa la magnitud de la distancia recorrida.

Trayectoria

La trayectoria de un proyectil lanzado desde un cañón sigue una curva definida por una ecuación

diferencial ordinaria que se deriva de la segunda ley de Newton.

En cinemática, trayectoria es el lugar geométrico de lasposiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en sumovimiento. La trayectoria depende del sistema de referenciaen el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.

En la mecánica clásica la trayectoria de un cuerpo puntual siempre es una línea continua. Por el contrario, en la mecánica cuántica hay situaciones en las que no es así. Por ejemplo, la posición de un electrón en un orbital de un átomo es probabilística, por lo que la trayectoria corresponde más bien a un volumen.

Desplazamiento

El desplazamiento se refiere a la distancia y la dirección de la posición final respecto a la posición inicial de un objeto. Al igual que la distancia, el desplazamiento es una medida de longitud por lo que el metro es la unidad de medida. Sin embargo, al expresar el desplazamiento se hace en términos de la magnitud con su respectiva unidad de medida y la dirección. El desplazamiento es una cantidad de tipo vectorial. Los vectores se describen a partir de la magnitud y de la dirección. Vamos a considerar la misma figura del ejemplo anterior.

Rapidez

La rapidez o celeridad promedio es la relación entre la distancia recorrida y el tiempo

empleado en completarla. Su magnitud se designa como v. La celeridad es una magnitud

escalar de dimensión1 2 [L]/[T]. La rapidez tiene la misma dimensión que la velocidad, pero

no tiene el carácter vectorial de ésta. La celeridad instantánea representa justamente

el módulo de la velocidad instantánea. La diferencia entre velocidad y rapidez es que la

velocidad tiene un carácter vectorial y la rapidez es una magnitud de carácter escalar.3

VelocidadLa velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se representa por   o  . En análisis dimensional sus dimensiones son [L]/[T].1 2 Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro por segundo (símbolo m/s).

En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, el cual se denomina celeridad o rapidez.3

De igual forma que la velocidad es el ritmo o tasa de cambio de laposición por unidad de tiempo, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo.

AceleraciónEn física, la aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se

representa normalmente por   o   y su módulo por  . Sus dimensiones son  . Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s2.

En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él mismo (segunda ley de Newton):

donde F es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo, m es la masa del cuerpo, y a es la aceleración. La relación anterior es válida en cualquier sistema de referencia inercial.