Cinemática: vectores, movimiento, velocidad y aceleración

Sistemas de Unidades

Un sistema de unidades es un conjunto de unidades conformado tomando en cuenta una unidad de cada magnitud.

Vectores y sus Elementos

¿Qué es un vector?

Un vector es todo segmento de recta dirigido en el espacio.

Elementos de un vector

• Punto de aplicación: Es el origen o punto donde se aplica el vector.
• Dirección: Está determinada por la recta que contiene al vector (hay tres direcciones: vertical, horizontal y oblicua).
• Sentido: Está indicado por la punta de la flecha, colocada en el extremo del segmento.
• Módulo: Es el número que representa la medida o longitud del vector.

Sistema de Referencia

Un sistema de referencia es un punto y un sistema de ejes que suponemos fijos en el universo y que se toman como referencia para medir la distancia a la que se encuentra un objeto. Entre los puntos que forman el sistema de referencia, hay que destacar el origen de coordenadas (O), que es el punto donde se cruzan los ejes de coordenadas. En física se utilizan tres sistemas de referencia, dependiendo de las dimensiones necesarias para describir el movimiento:

• Una dimensión: para movimientos lineales.
• Dos dimensiones: para movimientos en el plano.
• Tres dimensiones: para movimientos en el espacio.

El Movimiento y la Cinemática

¿Qué es el movimiento?

El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria.

Cinemática

La cinemática es una rama de la física que estudia las leyes del movimiento (cambios de posición) de los cuerpos, sin tomar en cuenta las causas (fuerzas) que lo producen y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

Elementos del movimiento

• Trayectoria: Es la línea que describe un cuerpo en movimiento. Atendiendo a su trayectoria, los movimientos pueden ser: rectilíneos, curvilíneos, elípticos o parabólicos.
• Distancia: Es la longitud comprendida entre el origen del movimiento y la posición final.
• Velocidad: Es la distancia recorrida en la unidad de tiempo.
• Tiempo: Es la duración que tarda en efectuarse el movimiento.

Tipos de movimientos

• Movimiento rectilíneo uniforme
• Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
• Movimiento circular
• Movimiento parabólico
• Movimiento pendular

Velocidad y Aceleración

Velocidad Media e Instantánea

• Velocidad media: Es un vector que tiene la misma dirección y sentido que el vector desplazamiento y su módulo se obtiene de dividir el módulo del desplazamiento por el tiempo transcurrido.
• Velocidad instantánea: Como su nombre indica, es la velocidad que tiene un móvil en un instante determinado (la velocidad en un punto dado de su trayectoria). La velocidad es tangente en ese punto. La velocidad instantánea se define como el límite al que tiende la velocidad media (Vm) cuando el intervalo de tiempo tiende a 0.

Aceleración y sus Unidades

La aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo.

Unidades de Aceleración

• Sistema Internacional: 1 m/s²
• Sistema Cegesimal: 1 cm/s² = 1 Gal

Conceptos Clave en Movimiento Retardado

Tiempo Máximo

Se llama tiempo máximo al tiempo que transcurre desde el momento en que un móvil inicia un movimiento uniformemente retardado hasta que se detiene. También se define como el tiempo empleado para llegar al punto más alto de la trayectoria, donde la velocidad es cero.

Distancia Máxima

Se llama distancia máxima a la distancia alcanzada por un móvil desde el momento en que inicia el movimiento uniformemente retardado hasta que se detiene.

Movimiento Rectilíneo

Características del Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) es el movimiento de un móvil que recorre espacios iguales en tiempos iguales.

Características:

• El movimiento se realiza sobre una línea recta.
• La velocidad es constante; implica que su magnitud y dirección son constantes.
• La aceleración es nula.

Características del Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

El movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) es aquel movimiento en que la velocidad varía uniformemente con el tiempo y, por lo tanto, la aceleración permanece constante.

Características:

• La trayectoria es una línea recta.
• La velocidad varía uniformemente.
• La aceleración es constante.