Conceptos Fundamentales de Cinemática y Dinámica

Cinemática: Descripción del Movimiento

1. La Relatividad del Movimiento

Un cuerpo está en movimiento cuando cambia su posición respecto a otro que se toma de referencia. Todo movimiento es relativo. Un mismo movimiento cambia con el observador.

2. Magnitudes para Describir un Movimiento

Móvil: objeto que se está moviendo.

• Trayectoria: camino que sigue.
• Origen: punto de referencia para saber dónde está el móvil.
• Posición: lugar donde está el móvil, determinado por la distancia al origen medida sobre la trayectoria.
• Tiempo: instante en el que el móvil está en una posición "s".
• Desplazamiento (Δs = s - s₀): cantidad que ha cambiado la posición del móvil entre dos instantes.
• Espacio recorrido: cantidad que ha recorrido el móvil. Si no cambia el sentido del movimiento, coincide con el desplazamiento.
• Relación s-t: relación que indica para cada instante t, la posición en que se encuentra el móvil s.

3. La Velocidad

Es la distancia que recorre en la unidad de tiempo (m/s).

• Velocidad media: se calcula dividiendo el espacio recorrido entre el tiempo empleado en recorrerlo. Vm = e/t
• Velocidad instantánea: es la que lleva el móvil en cada momento.

4. Movimiento Uniforme y Variado

Es uniforme cuando el móvil recorre el mismo espacio en intervalos de tiempo iguales. Es variado cuando el móvil recorre espacios diferentes en intervalos de tiempo iguales.

5. El Vector Velocidad

Magnitudes escalares: son magnitudes que quedan totalmente determinadas mediante un valor numérico con su unidad: masa, temperatura.

Magnitudes vectoriales: fuerza, velocidad.

Un vector es un segmento orientado con las siguientes características:

• Dirección: es la de la recta en la que está situado el segmento y todas sus paralelas.
• Sentido: sentido que señala la flecha; cada dirección tiene dos sentidos.
• Módulo: valor numérico de la magnitud que representa y se indica mediante la longitud del vector.
• Punto de aplicación: es un punto donde se sitúa el vector. El vector velocidad está situado en el móvil.

Dinámica: Las Causas del Movimiento

1. Las Fuerzas

Son interacciones entre cuerpos que modifican su estado de movimiento o producen deformaciones. Pueden ejercerse por contacto o a distancia. Las fuerzas son magnitudes vectoriales.

Ley de Hooke

Medida de las fuerzas. Un cuerpo se denomina elástico cuando vuelve a su forma después de cesar las fuerzas que lo han deformado.

Robert Hooke estudió la relación de las fuerzas aplicadas sobre cuerpos elásticos y los alargamientos en ellos producidos. F = kΔx

2. Primer Principio de la Dinámica (Ley de Galileo)

Un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza resultante no cambia su velocidad: si está en reposo, sigue en reposo, y si está en movimiento, al igual.

4. Segundo Principio de la Dinámica

Newton estudió la relación entre las fuerzas aplicadas a los cuerpos y las aceleraciones producidas. F₁/a₁ = F₂/a₂ = ... = k

La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo. F = ma

La masa representa la resistencia o inercia al cambio de velocidad. La constante de proporcionalidad se denomina masa inercial.