Física del Movimiento: Conceptos Clave de Cinemática y Sistemas de Referencia
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Conceptos Fundamentales de la Cinemática
La cinemática es una rama esencial de la física que se encarga del estudio del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo producen. Para comprenderla, es fundamental familiarizarse con una serie de conceptos básicos que describen cómo y dónde se mueven los objetos.
Definiciones Clave en Cinemática
Posición
La posición de un cuerpo físico indica el lugar, sitio o espacio en el cual se encuentra, con respecto a un punto de referencia.
Tiempo
El tiempo representa la duración de las cosas que transcurren y se suceden, marcada especialmente por el curso de los días, las noches y las estaciones.
Relatividad del Tiempo
El tiempo es relativo, es decir, no es algo que exista y transcurra en todo el universo a la vez; por tanto, no puede servir de referencia para afirmar que dos fenómenos ocurridos en diferentes sistemas son simultáneos.
Movimiento
El movimiento se define cuando la posición de un cuerpo está variando respecto a un punto de referencia al transcurrir el tiempo.
Cinemática
La cinemática es la parte de la mecánica que estudia los diferentes tipos de movimiento de los objetos sin atender las causas que los producen.
Descripción del Movimiento
Partícula Material en Movimiento e Interpretación de su Trayectoria
En la descripción del movimiento de cualquier objeto, también llamado cuerpo físico, resulta útil interpretarlo como una partícula material en movimiento, es decir, como si fuera un solo punto en movimiento. Cualquier objeto material o cuerpo físico puede ser considerado como una partícula.
Los movimientos de los cuerpos pueden ser uniformes o variados, dependiendo de si la velocidad permanece constante o no.
Distancia y Desplazamiento
La distancia recorrida por un móvil es una magnitud escalar, ya que solo interesa saber cuál fue la magnitud de la longitud recorrida por el móvil durante la trayectoria seguida, sin importar en qué dirección lo hizo.
El desplazamiento de un móvil es una magnitud vectorial, ya que corresponde a una distancia medida en una dirección particular entre dos puntos: el de partida y el de llegada.
Velocidad y Rapidez
La rapidez es una magnitud escalar que únicamente indica la magnitud de su velocidad.
La velocidad es una magnitud vectorial, pues para quedar bien definida requiere que se señale, además de su magnitud, su dirección y su sentido.
En conclusión, cuando en física se habla de velocidad, no se refiere solo a la rapidez con que se mueve un cuerpo, sino también en qué dirección y sentido lo hace. La velocidad de un cuerpo puede ser constante o variable. La velocidad se define como el desplazamiento realizado por un móvil, dividido entre el tiempo que tarda en efectuarlo.
Aceleración
La aceleración es la variación de la velocidad de un móvil (Δv) en cada unidad de tiempo. La aceleración es una magnitud vectorial y su sentido será igual al que tenga la variación de la velocidad.
Sistemas de Referencia: Absoluto y Relativo
Sistema de Referencia Absoluto
Es aquel que considera un sistema fijo de referencia.
Sistema de Referencia Relativo
Es aquel que considera móvil al sistema de referencia.
Movimiento en una Dimensión
Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales, se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme.
Para representar algún cambio en una variable se utiliza la letra griega delta (Δ).
Velocidad Media
La magnitud de la velocidad media representa la relación entre la magnitud del desplazamiento total hecho por un móvil y el tiempo en efectuarlo.
Aceleración Instantánea
Cuando el intervalo de tiempo es tan pequeño que tiende a cero, la magnitud de la aceleración instantánea del móvil será instantánea.