Fundamentos del Movimiento: Sistemas de Referencia, Trayectorias y las Leyes de Newton

Conceptos Fundamentales del Movimiento

Sistema de Referencia

El movimiento se define como el cambio de posición de un cuerpo en un tiempo determinado con respecto a un punto de observación elegido. Para describir el movimiento, necesitamos un sistema de referencia, que consiste en un sistema de coordenadas cartesianas y un reloj.

Tipos de Sistemas de Referencia

• Sistema de Referencia Inercial: Aquel que cumple con la ley de la inercia. En este sistema, un cuerpo en reposo permanece en reposo y un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme mantiene su velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre él.

Posición y Trayectoria

La posición de un móvil es el punto del espacio donde se encuentra en un instante determinado, siempre con respecto a un sistema de referencia.

Velocidad y Aceleración

• Aceleración Instantánea: También conocida simplemente como aceleración, es el cociente entre el cambio de velocidad y el intervalo de tiempo en el que se produce ese cambio.
• Aceleración Normal o Centrípeta: Refleja el cambio de dirección de la velocidad a lo largo de la trayectoria.
• Aceleración Tangencial: Refleja la variación del módulo de la velocidad.

Tipos de Movimiento

Movimiento Rectilíneo

• Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Movimiento con trayectoria en línea recta y velocidad constante (módulo, dirección y sentido).
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA): Movimiento en línea recta con aceleración constante.

Principio de Superposición

Establece que si un cuerpo está sometido a varios movimientos simultáneos e independientes, el movimiento total se obtiene mediante la suma vectorial de los movimientos individuales.

Movimiento Circular

• Movimiento Circular Uniforme (MCU): Movimiento con trayectoria circular y velocidad angular constante.
  • Período (T): Tiempo que tarda un punto en MCU en describir una circunferencia completa.
  • Frecuencia (f): Número de vueltas descritas por unidad de tiempo.
• Movimiento Circular Uniformemente Acelerado (MCUA): Movimiento con trayectoria circular y aceleración angular constante.
• Aceleración Angular: Cociente entre el cambio de velocidad angular y el intervalo de tiempo transcurrido.

Evolución del Concepto de Fuerza

Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.)

Creía que las fuerzas causaban directamente el movimiento. Un cuerpo se detendría si no existiera una fuerza, ya que su estado natural es el reposo.

Galileo Galilei (1564-1642)

Estableció el concepto de fuerza como causa de la modificación de los movimientos mediante experimentos con planos inclinados. Introdujo la noción de inercia, la tendencia natural de los objetos a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza actúe sobre ellos.

Isaac Newton (1642-1727)

Sentó las bases de la mecánica, partiendo de las ideas de Galileo y Descartes. Definió conceptos fundamentales como masa, tiempo y fuerza, y estableció las tres leyes de Newton que explican el movimiento de cualquier objeto en el universo.