Fundamentos de Cinemática y Dinámica: Conceptos Esenciales de Física

Definición de Movimiento

Un cuerpo está en movimiento con respecto a un sistema de coordenadas elegido como fijo cuando sus coordenadas varían a medida que transcurre el tiempo.

Trayectoria

¿Qué es la trayectoria de una bala? Es el camino seguido por ella en su movimiento. Si imaginamos un móvil cualquiera, a medida que transcurre el tiempo va ocupando distintos puntos del espacio.

Movimiento de Traslación

Un cuerpo tiene un movimiento de traslación cuando, en su avance, se mantiene paralelo a sí mismo durante todo el movimiento. Grafique.

Ejemplo: Los asientos de una rueda de la fortuna se trasladan, porque siempre están paralelos a sí mismos.

Movimiento de Rotación

Un cuerpo tiene un movimiento de rotación cuando:

• a) Sus puntos describen circunferencias.
• b) Las circunferencias tienen sus centros sobre una misma recta.
• c) Esta recta, llamada eje de rotación, es perpendicular a los planos de las circunferencias.

Si se trata de una figura plana que gira en su propio plano, las circunferencias son concéntricas. Grafique.

Ejemplo: La Tierra está en rotación alrededor de su eje y en traslación respecto del Sol.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

1. ¿Qué es el movimiento uniforme?

Un movimiento uniforme es aquel en el que el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales. Grafique y dé ejemplos.

Ejemplo: Un andarín marcha en línea recta a razón de 2 metros cada segundo.

2. Velocidad: Fórmula y Unidades

Se llama velocidad al cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla: V = d/t.

Unidades de velocidad: Se obtienen como el cociente entre la unidad de distancia y la de tiempo. Unidad común: m/s. Otras: km/h, millas por hora.

3. Significado físico de la velocidad

Cuando decimos que un automóvil corre a 60 km/h, significa que se mueve de manera tal que cada hora recorre una distancia de 60 km.

4. Características del MRU

• a) La distancia recorrida es directamente proporcional al tiempo empleado: V = d/t, d = V·t, t = d/V.
• b) La velocidad es constante.

5. Representación gráfica (Distancia vs. Tiempo)

Sobre el eje de abscisas (x) se representan los tiempos, y sobre el de ordenadas (y), las distancias. En el MRU, la gráfica es una línea recta.

6. La velocidad como magnitud vectorial

Para determinar una velocidad debe indicarse: 1. Su medida (módulo), 2. Su dirección, 3. Su sentido. Por esto, la velocidad es una magnitud vectorial.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

1. ¿Qué es el movimiento variado?

Es aquel cuya velocidad no es constante. Ejemplo: Un auto que reduce su velocidad para doblar.

2. Representación gráfica de la velocidad

La curva que la representa es irregular. El área limitada por esa curva con el eje de las abscisas representa la distancia recorrida.

3. Movimiento uniformemente variado y velocidad instantánea

Es aquel cuyas velocidades experimentan variaciones iguales en lapsos iguales. La velocidad instantánea está representada en la gráfica por la tangente a la curva en el punto considerado (V = tg α).

4. Características del MRUV

• a) La variación de velocidad (ΔV) es directamente proporcional al tiempo.
• b) La aceleración es constante.
• c) La distancia recorrida depende del cuadrado del tiempo: d = V₀·t + ½ a·t².

Caída de los Cuerpos

Todos los cuerpos dejados caer desde una misma altura caen con la misma velocidad en el vacío. Galileo demostró que la caída en el vacío es un movimiento uniformemente variado.

Segunda Ley de Newton: Principio de Masa

1. Inercia

Los cuerpos en movimiento tienden a seguir en movimiento y mantener su velocidad. A esta propiedad se le llama inercia.

2. Fuerza y Masa

Fuerza: Todo aquello que puede modificar la velocidad de un cuerpo. Masa: Cantidad de materia que forma un cuerpo. Se mide con un dinamómetro.

3. Principio de masa

La aceleración que adquiere un cuerpo bajo la acción de una fuerza es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a su masa: a = F/m.

Principio de Acción y Reacción

Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este reacciona con una fuerza igual y opuesta, aplicada sobre el primero. Este es el Tercer Principio de la Dinámica de Newton.