CINEMATICA
La palabra cinemática proviene del vocablo griego Kinema, que significa movimiento. Todo cuerpo que cambia de posición desarrolla una velocidad.
La aceleración “surge” cuando la velocidad cambia su módulo y/o dirección.
Una nave especial para ingresar al campo gravitatorio terrestre debe desarrollar velocidades supersónicas.
FUNDAMENTO TEÓRICO MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME
INTRODUCCIÓN .-Cuando caminamos, nadamos o vamos de un lugar a otro, decimos que nos hemos movido..... y que respecto a un observador fijo hemos empleado una trayectoria trayectoria (camino), recorrido una distancia, empleado un tiempo, etc.
CINEMÁTICA.- Parte de la mecánica que estudia el movimiento en mecánico, sin tomar en cuenta la causa (fuerza) que la origina. origina. Movimiento mecánico .-Fenómeno físico que consiste en el cambio de posición que experimenta un cuerpo. El movimiento de un auto. La caída de una piedra.
EL MOVIMIENTO Y SUS CARACTERISTICAS
MOVIMIENTO Decimos que una partícula experimenta movimiento cuando su posición (ubicación) cambia a través del tiempo con relación a un punto tomado como referencia. En la figura la partícula P con relación al punto O (origen de coordenadas) estuvo en el punto A cuando el reloj marcaba t i (instante inicial) y en B cuando marcaba T f (instante final). Puesto que un cuerpo no puede estar en dos lugares a la vez concluimos que la partícula P experimentó movimiento durante el intervalo de tiempo:
ELEMENTOS DESCRIPTIVOS DEL MOVIMIENTO
Móvil .-Es el cuerpo o partícula que experimenta el fenómeno del movimiento.
Posición ( x ).-Denominados así al vector que nos permite ubicar un móvil con relación a un punto tomado como referencia. En la figura anterior:
OA
r A es el vector posición del móvil cuando
estuvo en el punto A. “A” y OB
Salimos de casa y tomamos un vehículo que nos lleve a nuestro destino. ¿Por qué no aprovechar ese viaje en prestar atención a los mil y un detalles comunes y corrientes que puedan darnos visión práctica de muchos principios generales de la Física? Hagamos preguntas como: ¿Por qué los papeles vuelan tras un auto en movimiento? ¿Por qué motivo se tiene la sensación de que el vehículo, en ciertos casos, retrocede cuando en realidad está detenido o está avanzando? ¿Por qué razón la Luna da la impresión de seguir al vehículo en movimiento? podríamos calcular las ¿Cómo distancias desde el vehículo? ¿Por qué la radio se silencia al pasar el vehículo por debajo de un puente? ¿Qué es el tiempo de reacción para el conductor de un auto? ¿Por qué los ocupantes de un vehículo en movimiento deben tener cuidado con los giros rápidos que haga el auto? ¿Por qué debemos tener cuidado con las manchas de aceite en la pista? ¿Por qué cuando viajamos de noche, deben mantenerse apagadas todas las luces interiores del auto?
r B cuando estuvo en “B”.
Trayectoria.- Viene a ser la línea que describe el móvil durante su movimiento, y ésta tendrá una forma que dependerá del punto de referencia en el que se halle el observador. En la figura, la trayectoria es la curva q ue se inicia en “A” y termina en “B”.
Distancia recorrida (d) .- Es la longitud que tiene la trayectoria. Por ello diremos también que es un escalar, y su medida es siempre positiva. De la figura se tiene que: d = longitud de la curva AB.
Desplazamiento ( x ) .- Es una cantidad vectorial que nos indica de un modo gráfico el cambio de posición que experimentó un móvil. Su origen se encuentra en la posición inicial, y su extremo señala la posición final. En la figura el desplazamiento es: x
AB
rB
rA =
x
; y además:
x
x
: se llama desplazamiento
CLASIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS
SEGÚN SU TRAYECTORIA .-Pueden ser rectilíneos o curvilíneos. SEGÚN SU RAPIDEZ .-Pueden ser uniformes o variados. SEGÚN SU ORIENTACIÓN Pueden ser de traslación pura, rotación pura, o de traslación y rotación simultáneos, como el que realiza la Tierra con relación al Sol.
“una persona lanza una granada”
“el vuelo de un insecto de (A) hasta (B)”
El Sistema de Referencia
Para analizar movimiento de un cuerpo,
el
debemos precisar con relación a qué cuerpo (o cuerpos) existe este movimiento. En la figura, por ejemplo, la casa, el carrito de helados y el árbol están en reposo con relación al obelisco. En cambio, los nadadores y el automóvil están en movimiento con respecto al obelisco. Al sistema de referencia – obelisco – lo damos por un sistema de ejes cartesianos. x-y-z.
DIFERENCIA ENTRE DISTANCIA RECORRIDA (d) y DESPLAZAMIENTO ( X ) Ejemplo 1: Una persona avanza 30m en línea recta y luego retrocede 10m. entonces su desplazamiento sería 20n y su distancia recorrida sería 40m.
RESPONDE 1. Clasifique como verdadero o falso : La velocidad es una magnitud vectorial. El espacio recorrido y el desplazamiento son iguales. La velocidad media es la relación entre espacio recorrido y tiempo empleado. 2. Una señal de tránsito indica “velocidad máxima 54 K.P.H.” esta velocidad equivale a : a) 10 m/s
b) 12
c) 15
d) 11
e) 14
3. Un autobús interprovincial lleva una velocidad de 108 km/h. ¿A cuánto equivale esta velocidad en m/s? a) 40 m/s
b) 25
c) 35
d) 30
e) 20
4.-Una persona realiza una caminata de “A” hasta “F” (ver figura). ¿Cuál es el valor de su desplazamiento?
C
D
5m 4m
Rpta. : _________
7m A F
2m B E
CONCEPTO DE VELOCIDAD LINEAL ( v )
La esencia del movimiento consiste sólo en cambios de posición en intervalos de tiempo definidos. La clave para comprender el movimiento está entonces en saber explicar estos cambios a través del tiempo, y reunirlos en una sola idea es hablar de velocidad. La velocidad que tiene una partícula nos informa la dirección en que cambia su posición y la rapidez con que realiza estos cambios. De acuerdo con estas características se puede asegurar que la velocidad es de naturaleza vectorial, pues tiene los dos elementos característicos de los vectores: módulo y dirección.
VELOCIDAD MEDIA (VM): Es una magnitud física vectorial que se define. V
m
Desplazami ento Intervalo de tiempo
De manera práctica podemos decir que si un móvil va de un punto (A) hasta un punto (B) siguiendo cierta trayectoria, su velocidad media es aquella velocidad con la caula el móvil podría viajar directamente de (A) hasta (B), es decir, en línea recta empleando el mismo tiempo.
RAPIDEZ MEDIA (RM): Es una magnitud escalar que se define. Rm
Dis tan cia recorrida
Intervalo de tiempo De manera práctica si un móvil va desde un punto (A) hasta un punto (B) siguiendo cierta trayectoria a veces ”rápido” a veces “lento” y el móvil tuvie ra que recorrer nuevamente la trayectoria de (A) hasta (B) manteniendo una rapidez constante tendría que usar su rapidez media.
VELOCIDAD INSTANTE (V): Es una magnitud vectorial que se define. V
Desplazami ento
Ins tan te de tiempo Se representa siempre mediante una tangente a la trayectoria indicando la dirección del movimiento y su valor en ese instante.
Movimiento rectilíneo uniforme: Es aquel movimiento donde el cambio se realiza en línea recta, y el móvil recorre distancias iguales en tiempo iguales.
v
d t
v (m/s) t (s) dm
RESUELVE
1. Un cuerpo tarda 2 s para trasladrse de A hasta B. Hallar el módulo de su velocidad media.
5m 60 º 3m
a) 1,5 m/s
b) 2
c) 3,5
d) 4
e) 5,5
2. Una partícula se mueve en línea recta, siendo la ecuación de su posición: x = 3T - 1 donde "x" se expresa en metros y "T" en segundos. Hallar el módulo de la velocidad media T=0s hasta T=2s. a) 4 m/s b) 2
c) 1,5
d) 3
e) 6
3. Un auto viaja a rapidez constante alejándose de una montaña, cuando esta a 450m de ella hace sonar la bocina y recibe el eco a los 3s. Hallar la velocidad del auto v sonido = 340m/s A) 50m/s
B) 40m/s
C) 60m/s
D) 30m/s
E) 10m/s
