Conceptos Fundamentales de Cinemática y Dinámica: Definiciones y Fórmulas

Conceptos de Cinemática

• Trayectoria: Línea imaginaria que se obtiene al unir todos los puntos de la posición (magnitud escalar medida en metros).
• Velocidad instantánea: Velocidad que lleva un cuerpo en un determinado instante.
• Velocidad media: Cociente entre el desplazamiento y el tiempo.
• Aceleración: Cociente entre la variación de la velocidad y el tiempo empleado.
• Sistema de referencia: Conjunto de coordenadas y el punto en el que se cortan, respecto al cual se describe el movimiento.

Tipos de Movimiento

• M.R.U. (Movimiento Rectilíneo Uniforme): Su trayectoria es una recta, la trayectoria es igual al desplazamiento y la velocidad es constante.
• M.R.U.A. (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado): Su trayectoria es una línea recta, la aceleración es constante y la velocidad varía.
• Caída libre: Derivado del M.R.U.A., donde se conoce el valor de la gravedad.
• Velocidad angular: Relación entre el ángulo girado y el tiempo empleado.
• Aceleración angular: Relación entre la variación de la velocidad angular y el tiempo invertido en efectuarla.

Dinámica y Fuerzas

La Dinámica (F = k · x) estudia las causas que originan el movimiento: las fuerzas.

• Fuerza: Interacción entre distintos elementos, ya sea por contacto o a distancia. Las grandes fuerzas de la naturaleza son la gravitatoria, eléctrica y magnética; tienen el efecto de mover los cuerpos.
• Ley de Inercia: Todo cuerpo permanece en reposo o M.R.U. siempre que no actúe una fuerza resultante no nula.
• Ley fundamental de la dinámica: F = m · a. Las fuerzas son proporcionales a las aceleraciones que producen; la constante de proporcionalidad es la masa (m).
• Ley de acción y reacción: Las fuerzas aparecen a pares; si actúa una acción, aparece una reacción igual y de sentido contrario.
• Cantidad de movimiento: p = m · v. Producto de la masa de un cuerpo por la velocidad que tiene.
• Peso: Fuerza con la que la Tierra atrae a todos los cuerpos que están sobre ella.
• Fuerza gravitatoria: Fg = G · (M1 · M2) / r². Es muy pequeña y solo es nula cuando las masas se alejan a una distancia infinita.
• Fuerza normal: N = m · g. Fuerza que ejerce la superficie cuando un cuerpo se apoya en ella; tiene dirección perpendicular y sentido opuesto.
• Fuerza de rozamiento: Fr = μ · N. Fuerza entre dos superficies en contacto, con dirección paralela y sentido contrario.
• Fuerza centrípeta: Ac = v² / R y Fc = m · ac. Presente en cuerpos con movimiento circular.

Formulario Resumido

M.R.U.

V = Δs / Δt | S = S₀ + V₀ · t

M.R.U.A.

A = Cte = (V - V₀) / t

V = V₀ + a · t

S = S₀ + V₀ · t + 1/2 · a · t²

Caída Libre

V = V₀ - 9.8 · t

S = S₀ + V₀ · t - 4.9 · t²

M.C.U. (Movimiento Circular Uniforme)

An = V² / R | ω = Δθ / Δt | V = ω · R | θ = θ₀ + ω · t