Introducción a la Cinemática y la Estática: Conceptos Fundamentales

Cinemática y Estática

Introducción

Cinemática: Es el estudio descriptivo del movimiento de los cuerpos, sin considerar las causas que lo producen. Se centra en cómo se mueven los objetos.

Estática: Es el estudio del equilibrio de los cuerpos. Analiza las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en reposo o en movimiento uniforme.

Aristóteles y el Movimiento

Movimiento Natural

Aristóteles creía que los objetos buscaban su lugar natural de reposo. Los cuerpos pesados caían y los livianos ascendían.

Movimiento Violento

El movimiento violento era impuesto por una fuerza externa. Tenía una causa externa y no era el estado natural de los objetos.

Durante siglos se creyó que el reposo era el estado natural de los objetos y que cualquier movimiento requería una fuerza constante. Esta idea dificultó la aceptación del movimiento de la Tierra.

Copérnico y Galileo

Copérnico formuló la teoría heliocéntrica, que proponía que la Tierra giraba alrededor del Sol. La desarrolló en secreto para evitar la persecución.

Galileo demostró que la teoría de Copérnico era razonable. Introdujo el concepto de fricción, la fuerza que se opone al movimiento entre dos superficies en contacto.

Galileo también estableció el concepto de inercia, la resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento. Demostró que un objeto en movimiento tiende a seguir en movimiento a menos que una fuerza actúe sobre él.

Leyes de Newton

Isaac Newton, nacido en 1643, formuló las leyes del movimiento que reemplazaron las ideas de Aristóteles.

Primera Ley (Principio de Inercia)

Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él.

Segunda Ley (Principio de Masa)

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

Tercera Ley (Principio de Acción y Reacción)

Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta.

Conceptos Adicionales

Aceleración: Variación de la velocidad de un objeto.

Movimiento: Producto de la fuerza y la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el centro de giro.

Movimiento de una Fuerza (Torque): Producto de la fuerza y la distancia perpendicular entre el centro de giro y la línea de acción de la fuerza. Mide la capacidad de una fuerza para producir un giro.

Máquinas Simples

Máquina Simple: Dispositivo mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, modificando la magnitud, dirección o longitud de desplazamiento de una fuerza. Ejemplos: palanca, poleas, plano inclinado.

Palanca

Barra rígida que gira alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro. Se utiliza para transmitir fuerza y desplazamiento.

Tipos de Palancas

• Primer Género: El fulcro se encuentra entre la potencia y la resistencia. Ejemplo: balanza, tijera.
• Segundo Género: La resistencia se encuentra entre el fulcro y la potencia. Siempre ahorran fuerza. Ejemplo: carretilla.
• Tercer Género: La potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. No ahorran fuerza. Ejemplo: pinzas.

Equilibrio: Se alcanza cuando el momento de la resistencia es igual al momento de la potencia.

Poleas

Rueda con un canal en su circunferencia por donde pasa una cuerda. Se utiliza para cambiar la dirección de una fuerza o para reducir la fuerza necesaria para levantar un objeto.

Tipos de Poleas

• Fijas: No se desplazan y no ahorran fuerza, pero facilitan la aplicación de la fuerza.
• Móviles: Se desplazan con la carga y permiten reducir la fuerza necesaria para levantarla a la mitad.