CINEMÁTICA
INTRODUCCIÓN
Si bien el movimiento es uno de los fenómenos naturales mas comunes y cotidianos que es posible experimentar, su comprensión y formalización ha llevado muchos siglos. El movimiento fue el primer aspecto de la naturaleza física del mundo que se estudió en profundidad y con detenimiento. Este estudio se remonta a las antiguas cilivizaciones del Asia Menor.
¿Para qué sirve la descripción del movimiento de un cuerpo o de un ser vivo? Para poder predecir donde se encontrará en un cierto instante o para indicar en que instante estará en determinado lugar.
El movimiento es relativo
Un pasajero que viaja en un colectivo puede considerarse en reposo con respecto al asiento del vehículoy, al mismo tiempo, en movimiento con respecto a la calle o a un arbol. Por otro lado un peatón que está en la parada de un colectivo puede considerarse en reposo con respecto a la Tierra, pero en movimiento con repecto al Sol.
Sistema de referencia espacial
En la Cinemática se considera a los cuerpos o a los seres como objetos puntuales. Esto significa que para estudiar el movimiento de los objetos extensos , se los considera como puntos materiales. Para indicar la posición de un cuerpo, es necesaria determinar un sistema de referencia el cual es arbitrario.
Si la
localización se realiza sobre un plano (dos dimensiones), se necesitan dos ejes coordenados (ejes x e y):
Si la localización se realiza sobre una recta (una dimensión), se necesitara un solo eje coordenado (eje x):
La elección del sistema de referencia surge de considerar un determinado objeto en reposo. Por ejemplo, cuando se dice que un avión se mueve, se quiere indicar que lo hace respecto a un punto de la Tierra, al que se considera en reposo.
Distancia y trayectoria.
El concepto de distancia expresa la longitud del camino recorrido por el cuerpo. Por ejemplo, en una carrera de natación ida y vuelta en una pileta semiolimpica de 25 m de longitud, la distancia recorrida es de 50 metros.
Se denomina trayectoria a la curva formada por todas las posiciones tomadas sucesivamente por le movil. En otras palabras la trayectoria seria el camino que describe el cuerpo cuando desarrolla su movimiento. Dos moviles pueden partir y llegar al mismo lugar, y aún asi describir trayectorias muy diferentes. El movimiento de un cuerpo puntual puede describir diversos tipos de trayectorias, entre las cuales se destacan: las rectilíneas, las parabolicas y las circulares.
Desplazamiento
El desplazamiento es una magnitud vectorial que se define como el cambio de posición de un cuerpo. Por ejemplo en un movimiento unidimensional el módulo del vector desplazamiento sobre el eje x se calcula mediante la expresión matemática:
donde x0 es la posición inicial del movil sobre el eje de abcisas y x es la posición final sobre el mencinado eje coordenado.
El vecor desplazamiento tiene, entonces, origen en la posición inicial y extremo en la final.
En el lenguaje cotidiano, es habitual usar el término velocidad como sinónimo de rapidez; pero en el lenguaje de la Física, se diferencian ambos significados.
La rapidez mide la prisa con la que se desplaza un movil, sin aclarar en que dirección lo hace. Es una magnitud escalar que especifica el valor de la velocidad en un instante determinado. Por ejemplo, un automovil que se desplaza de tal manera que su velocímetro indica 65 km/h (se lee kilómetro por hora), tiene una rapidez de 65 km/h. La velocidad en cambio es una magnitud vectorial (que se representa con un vector), y expresa tanto la rapidez de un cuerpo, como el sentido de su movimiento. En un movimiento unidimensional, dos atletas, uno corriendo a 10 km/h en dirección este-oeste, y otro corriendo a 10 km/h en dirección oeste-este, poseen la misma rapidez, pero sus velocidades son distintas porque sus sentidos de corrida lo son.
Tanto la unidad de rapidez como la de velocidad se expresan como unidad de longitud dividida por la unidad de tiempo:km/m; millas nauticas/h; pies/min; cm/s, etc. La unidad utilizada en el Sistema Internacional es el metro por segundo (m/s). Por otra parte la velocidad es una magnitud derivada ya que deriva de una operación matemática entre dos magnitudes fundamentales: la longitud y el tiempo.
La velocidad de un movil puede cambiar aunque su rapidez se mantenga constante. Por ejemplo, si un automovil toma una curva con una rapidez constante de 100 km/h, este valor no cambia, aunque si varía su velocidad en cada punto de la curva porque cambia la dirección del vector. Es decir, no es lo mismo velocidad constante que rapidez constante.
