Cinemática: Fórmulas y Conceptos Esenciales del Movimiento

Fórmulas Fundamentales de Cinemática

A continuación, se presentan las ecuaciones clave para describir diferentes tipos de movimiento.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

• Velocidad Angular (ω): ω = θ / t
• Velocidad Lineal (v): v = ω · r
• Aceleración Centrípeta (a_c): a_c = v² / r
• Desplazamiento Angular (s): s = θ · r

Conceptos Asociados al MCU:

• Periodo (T): Tiempo que tarda el móvil en dar una vuelta completa. Se mide en segundos (s) en el SI.
• Frecuencia (f): Número de vueltas que da el móvil en una unidad de tiempo. Es la inversa del periodo (f = 1/T). Su unidad en el SI es el Hertz (Hz).

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

• Posición (x): x = x₀ + v · t
• Distancia Recorrida (d): d = v · t
• Velocidad (v): v = (x - x₀) / t o v = d / t
• Tiempo (t): t = (x - x₀) / v o t = d / v
• Desplazamiento (Δx): Δx = x - x₀

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

• Posición (x): x = x₀ + v₀(t - t₀) + 1/2 · a(t - t₀)²
• Velocidad (v): v = v₀ + a(t - t₀)
• Aceleración (a): a = (v - v₀) / t
• Tiempo (t): t = (v - v₀) / a

Lanzamiento y Caída Libre

Estas ecuaciones son casos especiales del MRUA, donde la aceleración es la gravedad (a = g).

• Velocidad (v): v = v₀ + a · t
• Posición Vertical (y): y = y₀ + v₀ · t + 1/2 · a · t²

Conceptos Fundamentales de Cinemática

La cinemática es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen.

Movimiento y Reposo

Un cuerpo se mueve cuando cambia de posición con respecto a otro. Por el contrario, se encuentra en reposo si su posición no se modifica en relación con dicho cuerpo.

Sistema de Referencia

Es el conjunto de ejes de coordenadas y el punto en el que se cortan, denominado origen, con respecto al cual se describe el movimiento.

Trayectoria

Es el camino recorrido por un móvil, es decir, la línea que une todos los puntos que ha ido ocupando.

Espacio Recorrido (s)

Es la distancia medida sobre la trayectoria. Se trata de una magnitud escalar, ya que queda descrita mediante un número.

Posición de un Móvil

Es el lugar que ocupa dicho móvil en un determinado momento de la trayectoria del movimiento y respecto a un sistema de referencia dado. Se trata de una magnitud vectorial definida por la distancia del móvil al origen del sistema de referencia en una determinada dirección y sentido.

Desplazamiento

Es la diferencia entre la posición final y la posición inicial (Δx = x_final - x_inicial).

Aceleración

Es una magnitud vectorial que mide el cambio de velocidad en un intervalo de tiempo.

Movimientos Uniformes

Son aquellos que tienen velocidad constante. Por ejemplo, la luz siempre lleva la misma velocidad, a no ser que cambie el material por el que se propaga.

Movimientos No Uniformes

Son aquellos que tienen una velocidad variable. Por ejemplo, un objeto que cae libremente aumenta su velocidad con el tiempo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Es el que realiza un móvil cuando describe una trayectoria recta a velocidad constante.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Es aquel en el que la trayectoria del móvil es una recta y su aceleración es constante.

Caída Libre (Movimiento de Graves)

En ausencia de rozamiento, el movimiento de caída libre es un movimiento vertical, rectilíneo y uniformemente acelerado, que obedece a la fuerza de la gravedad. También se conoce como movimiento de graves.

Movimiento Circular

Es aquel en el que la trayectoria del móvil es una circunferencia.

Radián

Es el ángulo que abarca un arco de circunferencia cuya longitud es igual a un radio de dicha circunferencia.

Periodo (T)

Es el tiempo que tarda el móvil en dar una vuelta completa. En el SI se mide en segundos (s).

Frecuencia (f)

Es el número de vueltas que da el móvil en una unidad de tiempo, la inversa del periodo (f = 1/T). Su unidad en el SI es el Hertz (Hz).

Aceleración Centrípeta o Normal (a_c)

Es un vector perpendicular al de la velocidad lineal. Su sentido está dirigido hacia el centro del giro y su módulo es: a_c = v² / r.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

Es aquel en el que la trayectoria del móvil es una circunferencia y el módulo de la velocidad es constante, es decir, gira ángulos iguales en tiempos iguales.

Velocidad Lineal

Es el arco recorrido en cada unidad de tiempo. Se expresa en metros por segundo (m/s).

Velocidad Angular

Es el ángulo girado en cada unidad de tiempo. Se expresa en radianes por segundo (rad/s).

Desplazamiento Lineal (s)

Es la longitud del arco recorrido, s, que se corresponde con el espacio recorrido por el móvil. Se trata de una magnitud escalar y en el SI se mide en metros (m).

Desplazamiento Angular

Es el ángulo barrido o girado. Se mide en radianes (rad) en el SI.