En la vida cotidiana al hacer nuestros deberes como ir al cine, escuela, fiesta, nos conlleva a una serie de análisis, como la ruta a seguir o el tiempo recorrido, Al igual que al andar en coche nos da diferentes velocidades o rapidez ya sea en una recta o en una curva.
Podemos apreciar a simple vista como es que caen los objetos, ya sea una moneda, una fruta, etc. Así como también vemos como se mueve una llanta, una pelota. Por lo que a continuación veremos un poco sobre las características principales del movimiento de los objetos.
MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN:
Concepto Básico:
Todos los objetos que vemos a nuestro alrededor se encuentran en constante movimiento.Hace unos años se hicieron estudios sobre el movimiento por lo que Aristóteles dividió en dos tipos estos movimientos:
- El natural (como se cae un objeto)
- El forzado (Cuando empujamos o arrojamos un objeto)
Antes se pensaba que los objetos más pesados caían primero que los que caen menos, y fué en el siglo XVII cuando Galileo Galilei demostró como es que caen realmente y se mueven los objetos, bajo la acción de una fuerza(Fuerza de gravedad que hace que los objetos caigan hacia abajo)
Isaac Newton, con las anotaciones de Galileo, realizó un estudio mas detallado del movimiento observado, los efectos, las causas(Cinemática)
La Cinemática es la parte de la física que estudia los diferentes tipos de movimiento de un móvil.
Según la trayectoria que siga al moverse, se tienen movimientos rectilíneos, y curvilíneos.
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Distancia: Es la longitud del camino recorrido por un objeto y que puede cambiar de dirección y/o sentido, la distancia puede ser medida en centímetros(cm), metros(m), Kilómetros(km), etc.
Desplazamiento: Es el cambio de posición representado por un vector que se traza desde el punto de inicio hasta el punto final, este se expresa en las mismas unidades que la distancia pero, debe anotarse su dirección y sentido.
La rapidez: es una cantidad escalar y está dada por la trayectoria recorrida en un tipo determinado :
rapidez = trayectoria recorrida
tiempo
La rapidez media es la distancia total recorrida por el objeto, entre el tiempo total empleado para recorrerla:
rapidez media = distancia total recorrida
tiempo total empleado
La velocidad es una cantidad vectorial dada por el desplazamiento de un cuerpo por unidad de tiempo:
Velocidad = desplazamiento
tiempo
Además de conocer la magnitud vectorial, debemos indicar la dirección y sentido de el movimiento que se esta indicando.
La velocidad media es el desplazamiento total de un objeto dividido por el tiempo empleado:
Velocidad media = desplazamiento total de todos los intervalos de tiempo
tiempo total
Las unidades son las mismas, y se pueden expresar en cm/s, km/h y en el sistema internacional en m/s.
La aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo representada por la fórmula:
aceleración = cambio de velocidad
intervalo de tiempo
a = Vf - Vi
t
SISTEMA DE REFERENCIA ABSOLUTO Y RELATIVO
Para saber si un objeto se encuentra en reposo o en algún tipo de movimiento, determinamos si cambia de posición respecto a un punto de referencia llamado también Origen de coordenadas.
Sistema de referencia absoluta.
Se dice como sistema de referencia absoluta cuando se tiene un el punto de referencia fijo, por ejemplo, si tomamos al sol como un punto de referencia, el cual comparáramos con el movimiento de los planeta, en este ejemplo el sol se podría considerar como un sistema de referencia absoluta.
Sistema de referencia relativa.
En este tipo de sistema de referencia, el punto de referencia esta en movimiento, por ejemplo, una persona que camina y observa un conjunto de aves volar. En este ejemplo la persona se considera un sistema de referencia relativa.
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME
Esta esta presente cuando un objeto se mueve en un tramo recto determinado alcanzan una aceleración de cero, esto quiere decir que mantienen una velocidad constante en la que recorren distancias iguales en tiempos iguales.
Esta se caracteriza por:
- Movimiento que se realiza sobre una línea recta.
- Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.
- La magnitud de la velocidad recibe el nombre de aceleridad o rapidez.
- Aceleración nula.
La fórmula que utilizaremos en este tipo de problemas es: V = Xf - Xi = d
tf - ti t
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO
En este tipo de movimiento sobre la partícula u objeto actúa una fuerza que puede ser externa o interna. En este movimiento la velocidad es variable nunca permanece constante, lo que si es constante es la aceleración.
Entendemos por aceleración la variación de la velocidad con respecto al tiempo pudiendo ser este un cambio en la magnitud, en la dirección o en ambas.En los problemas que resolvamos utilizaremos esta fórmula:
a = Vf - Vi
t
FORMULAS
- Vf=Vo+a.t
- Vf(Vf)= Vo(Vo)+2a.d
- d=Vot+1/2at(t)
- Velocidad Inicial Vo (m/s)
- Velocidad Final Vf (m/s)
- Aceleración a (m/s)(m/s)
- Tiempo t (s)
- Distancia d (m)
CAIDA LIBRE Y TIRO VERTICAL
La caida lobre es un tipo de movimiento que se caracteriza cuando un objeto se lanza de forma vertical hacia arriba o abajo. Cuando los móviles se dejan caer y sólo son afectados por la gravedad para acelerarse.Fué galileo galilei quien dijo que todos los objetos caen con la misma aceleración hacia la tierra, sin importar su peso.
La caída libre corresponde al movimiento en dónde se deja caer un objeto desde arriba.
Estos movimientos se resuelven con las mismas ecuaciones de MRUV, tomando como aceleración la de la gravedad de la tierra, que en vez de "a" la llamamos "g". También es un valor vectorial y su módulo es:
g = 9.8 m/s²
Por lo que las ecuaciones para resolver dichos problemas tienen fórmulas similares a las del movimiento horizontal.
-g = Vyf - Vyi
t
que normalmente conocemos despejada como donde Yi y Yf, son las llamadas alturas inicial y final respecto a las distancias verticales a un punto de referencia.
MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES
Este tipo de movimiento se puede presentar de forma rectilínea, curvilínea o, en un desplazamiento variado.TIROS PARABÓLICOS HORIZONTAL Y OBLICUO
Existen dos tipos de tiro parabólico, está el tiro parabólico horizontal y el tiro parabólico oblicuo, el primero de ellos (tiro parabólico horizontal) es identificado por la forma peculiar en que se comporta el movimiento del cuerpo ya que al lanzar el objeto de forma horizontal al vacio la trayectoria que sigue es de forma curvada, la trayectoria es de esta manera (curva) ya que el cuerpo lanzado es influenciado por dos movimientos, uno de ellos es un movimiento horizontal con una velocidad constante y el otro es de forma vertical.
El tiro parabólico oblicuo se caracteriza porque cuando se lanza un objeto, este forma un ángulo con el eje horizontal, ejemplo, cuando se lanza una bala con un cañón, al llegar la bala al objetivo, esta requiere de cierto ángulo.
Para resolver problemas en los que se presente este tipo de movimiento, conviene hacer una separación primero de los dos movimientos, y despues unirlos conforme al teorema de pitágoras y a las funciones trigonométricas de un triángulo rectángulo, en el que cada cateto representa el movimiento en cada eje, ''x'' & ''y''
V = √Vx² - Vy²
MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME Y UNIFORMEMENTE ACELERADO
Estos tipos de movimientos los percibimos al girar una llanta, una patineta, la rueda de la fortuna, etc, se presenta un cambio angular(arco de giro) en la posición dek objeto que gira referido a un círculo. Los cambios angulares se miden en el sistema internacional en radianes. En un giro circular completo, se tiene un total de 2(pi) radianes que equivalen a 360°
Dada la aceleración angular α podemos obtener el incremento de la velocidad angular ω entre los instantes t0 y t1. La ecuación resultante de la velocidad es:
- ω (t)=ω0+α0(t1-t0)
siendo α la aceleración, ω0 la velocidad inicial, y (t1-t0) el incremento de tiempo.
Dada la velocidad angular ω en función del tiempo, podemos hallar la posición θ entre los instantes t0 y t1. La ecuación resultante es:
- Δθ=ω0·Δt +½a0·(Δt)²
siendo a0 la aceleración, ω0 la velocidad inicial, y (t1-t0) el incremento de tiempo.
Apreciese la similitud con las fórmulas del MRUA, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
