Conceptos Fundamentales de Cinemática y Dinámica: Movimiento, Velocidad y Aceleración

Cinemática y Dinámica: Diferencias Clave

La cinemática estudia el movimiento sin tener en cuenta sus causas. La dinámica, en cambio, estudia el movimiento y analiza sus causas.

Tipos de Movimiento

Movimiento de Traslación

Ocurre cuando un cuerpo, considerado como un solo punto en su conjunto, cambia de posición o lugar.

Movimiento de Rotación

Se produce cuando un cuerpo gira en torno a un eje fijo; se mueve, pero no se desplaza.

Conceptos Fundamentales

Sistema de Referencia Inercial

Es aquel donde el punto de origen (0) está en reposo o se mueve con velocidad constante. La Tierra se puede considerar *aproximadamente* como un sistema de referencia inercial, aunque, estrictamente, no lo es debido a su rotación. Sin embargo, este movimiento suele ser imperceptible para nosotros.

Trayectoria

Es el lugar geométrico de las sucesivas posiciones que va tomando un punto móvil en el espacio.

Vector de Posición

Es el vector que tiene como origen el origen de coordenadas del sistema de referencia y como extremo el punto donde se encuentra el móvil en cada instante.

Vector Desplazamiento

Se obtiene restando los vectores de posición correspondientes al punto de llegada y al punto de partida.

Espacio Recorrido

Es la longitud de la trayectoria que ha seguido el móvil. Es una magnitud escalar. Coincide con el módulo del desplazamiento solo cuando el movimiento es rectilíneo y no cambia de sentido.

Velocidad

Velocidad Media

Es el desplazamiento que experimenta el punto móvil en la unidad de tiempo. Es un vector que resulta de dividir el desplazamiento producido entre el intervalo de tiempo empleado. Tiene la misma dirección y sentido que el vector desplazamiento, ya que el tiempo es una magnitud escalar positiva. Se expresa como: V = Δr / Δt

Velocidad Instantánea

Es la velocidad que tiene una partícula en un instante determinado o en un punto específico de la trayectoria. Es un vector cuyo módulo se denomina rapidez y cuya dirección es tangente a la trayectoria.

Aceleración

Es la variación de la velocidad con el tiempo.

Aceleración Media

Se define como el vector que resulta de dividir la variación de la velocidad que se ha producido en un intervalo de tiempo entre el valor de dicho intervalo.

Aceleración Instantánea

Es el valor límite que toma la aceleración media cuando el intervalo de tiempo es extremadamente pequeño. Este límite es la derivada del vector velocidad respecto al tiempo.

Componentes de la Aceleración

• Aceleración Tangencial: Se debe a la variación de la rapidez (módulo de la velocidad).
• Aceleración Normal (Centrípeta): Se debe al cambio de dirección de la velocidad. Su módulo es v²/R, donde v es la rapidez y R es el radio de la curva.

Movimiento Circular

Velocidad Angular (ω)

Se define como el ángulo girado por el vector de posición en la unidad de tiempo.

Frecuencia (f) y Periodo (T)

La frecuencia (f) es el número de vueltas dadas en un segundo. El periodo (T) y la frecuencia son inversos: T * f = 1.

Aceleración Angular Media

Es el cociente entre la variación de la velocidad angular y el tiempo transcurrido. Se mide en rad/s².

Caída Libre

Es el movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de la gravedad. Es un movimiento vertical rectilíneo uniformemente acelerado.

Principio de Superposición

Si una partícula está sometida simultáneamente a varios movimientos elementales independientes, el movimiento resultante se obtiene sumando vectorialmente dichos movimientos parciales.