La cinemática es una rama de la física se dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos comunmente como fuerzas). Por lo tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen.
Para conocer el movimiento del objeto es necesario hacerlo respecto a un sistema de referencia, donde se ubica un observador en el origen del sistema de referencia, que es quien hace la descripción, Para un objeto que se mueve, se pueden distinguir al menos tres tipos de movimientos diferentes: traslación a lo largo de alguna dirección variable pero definida, rotación del cuerpo alrededor de algún eje y vibración. La primera aproximación es considerar al cuerpo como una partícula, la segunda es considerar sólo el movimiento de traslación, una tercera aproximación es considerar el movimiento en una sola dirección.
En este tema observaremos algunos de los movimientos en una sola dirección que existen como el del movimiento rectilíneo uniforme (MRU), movimiento rectilíneo uniforme acelerado (MRUA), caída libre (CL), y tiro vertical (TV), sus definiciones o conceptos en los que estos conlleva, las fórmulas que podemos usar y algunos ejemplos de problemas inéditos de cada uno de los temas con soluciones muy detalladas para poder analizar y comprender mejor estos temas.
lunes, 13 de febrero de 2012
EJERCICIOS (: ♥
PROPUESTA DE EVALUACION FISICA I
INSTRUCCIONES: RESUELVE ACERTADAMENTE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS.
1.-Desarrolla por método gráfico transfiriendo a escala y utilizando tus escuadras y transportador Al terminar, comprueba tus resultados por método analítico descomponiendo cada vector en sus componentes rectangulares (x, y) .
METODO GRAFICO A ESCALA ♥
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2.-RESUELVE CORRECTAMENTE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS.
a)Un motociclista se dirige hacia el este, lleva una velocidad inicial de 70 km/h y durante 5 segundos, experimenta una aceleración de 1.8 m/s2 Cuál es el valor de la velocidad final?
DATOS Vf= 19.44 m/s + 19 m/s Vf= 38.44 m/s este
Vo= 70 km/h Vf= 38.44
a= 1.8 m/s2
t= 5 s. CONVERCION DE UNIDADES
b)Un motociclista parte del reposo y experimenta una aceleración de 2.3 m/s2 Que distancia habrá recorrido después de 5 segundos?
*a=2.3m/s2 d=v.t *t=5 s d=2.3m/s2.5s d=5.75m/sc)Una lancha de motor parte del reposo hacia el sur y en 0.8 minutos alcanza un valor de velocidad de de 80 Km/h. Calcular:
-Cual fue su aceleración en m/s? = 12.34m/s
-Cuantos metros se desplazo en ese tiempo? =
d) Un balón de futbol se deja caer desde una ventana y tarda en llegar al suelo 4 segundos Calcular:
-Desde que altura cayó? = -122.5m
-Con que valor de la velocidad choca contra el suelo? = -39.2
DATOS
t= 4 s
g= -9.8
e) Un cuerpo A recorrió 4530 grados y un cuerpo B recorrió 172 radianes. A cuantos grados y radianes equivale cada uno?
A=4530
B=172 rad
INSTRUCCIONES: COMPLETA FRENTE A CADA AFIRMACION
A.-Se encarga de todos los fenómenos producidos a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella
La física Clasica & Moderna
B.-Es la distancia recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo
|
Velocidad de la luz
un joule equivale a 107ergios & un ergio 0.0000001
D.-Es la fracción 1/273.16 de la temperatura triple del agua
E.-Se consideran como unidades fundamentales
Fuerza, potencia, energía, presión, temperatura, velocidad, potencial eléctrico, resistencia, carga eléctrica, tiempo, intensidad luminosa
1newton=0.102 kg
G.-Son denominadas unidades derivadas
Peso, gr, Kg, Tonelada,
Longitud, cm, m, km, hm.
H.-Intensidad luminosa en una dirección dada de frecuencia 540x10 Hertz
I.-Intensidad de corriente que produce entre dos conductores una fuerza de 2x10-7 Newton x m de longitud
J.-Se define como la ciencia encargada de estudiar todos los elementos que conforman el medio natural.
Geografia fisica
K.-Cantidad de sustancia que contiene la cantidad de átomos que hay en 0.012 kg de Carbono 12
L.-Masa de un cilindro en aleación de platino-iridio
M.-Se define como la ciencia que se encarga del estudio de la energía y la materia
fisica
N.-Son ramas de la física clásica
N.-Son ramas de la física clásica
mecanica, Hidrología, Calometría, Acústica, Óptica, Magnetología, Electricidad
O.-Son atributos de un fenómeno, cuerpo o sustancia
magnitud fisica
P. -Es el resultado de un proceso de medición
el numero real
el numero real
INSTRUCCIONES: COMPLETA LAS SIGUIENTES NOTACIONES DESARROLLADAS.
a) 2.9979x108 m/s = 299700000000
b)5 x 10 -11 m = 0.00000000005
c) 9.365 x 10 -4 m = 0000.9365
d) 413 x 10 -2 m = 00.413
e) 3.84 x 10 5 m = 3.8400000
f)7.14 x 10 -7 m = 0000000.714
INSTRUCCIONES: Obtén las siguientes equivalencias.
a) 28 m a pies
1pie=30.48
28mX30.48=853.44
1m
b) 21 libras a kg
1libra=453.59
21libras=2.204634141kg=46.2973kg
1libra
c) 70 m/s a km/h
70m/s=1000=19.44m/s
3600
d) 120 m/s a millas/h
1m=1 1milla=1609m 120(1609)=193060m
1m=1 1milla=1609m 120(1609)=193060m
Incluye 5 equivalencias más de volúmen
martes, 7 de febrero de 2012
CINEMATICA ♥ --->>MOVIMIENTO<<---
DEFINICIÓN:
Si nos detemos un momento a pensar sobre el sentido de la palabra "tiempo" encontraremos que definirla es una tarea difícil. Dejando de lado nuestras ambiciones lingüísticas o filosóficas, sabemos que, si no se produjera ningún cambio, si todo quedaría estático como una fotografía, carecería de sentido la noción que tenemos del tiempo. Podemos entonces conformarnos con establecer que, mediante la palabra "tiempo", nos referimos de manera muy general a los cambios que suceden. Y es precisamente esta sucesión de cambios lo que determina el transcurrir del tiempo.
El cambio mas simple que podemos observar en un cuerpo es el cambio de su posición en el tiempo, al cual denominamos "Movimiento", el viento que sopla, las olas del océano, un pájaro en vuelo, animales que corren, todos éstos son ejemplos de movimiento.
Cuando describimos el movimiento de un objeto debemos establecer respecto de qué "Sistema de Referencia" lo estamos haciendo, es decir un objeto esta en movimiento con respecto a otro, cuando su posición, medida con relación con el segundo cuerpo, esta cambiando con el tiempo.
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Figura 1: El movimiento es relativo. (a) Vista desde el tren (b) vista de la estación desde el tren.
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La parte de la Física que estudia la descripción del movimiento de los cuerpos, sin importar las causas, se llama Cinemática, palabra derivada del griego Kinema que significa "movimiento".
- Comprender el movimiento rectilíneo que efectúan los cuerpos.
- Reconocer a la velocidad como una magnitud vectorial.
- Establecer relación de movimiento con aportes básicos de la Teoría de la Relatividad Especial.
CINEMATICA. MOVIMIENTO UNIFORME RECTILINEO.
Trayectoria, velocidad, aceleración. Posición, distancia. Polea de luz
La descripción de un movimiento es algo mas que saber su trayectoria.Una característica que añade una información importante sobre el movimiento es la rapidez.
En general, cuando algo cambia con el tiempo se emplea el término de rapidez para describir su ritmo de variación temporal.
En cinemática la rapidez con la que se produce un movimiento se denomina velocidad y se define como el espacio que recorre el móvil sobre la trayectoria en la unidad de tiempo.
Decir que un cuerpo se mueve con velocidad constante es lo mismo que decir que la rapidez de su movimiento no varía, es decir, que va recorriendo la trayectoria y ganando espacio siempre al mismo ritmo. Los movimientos de los trenes o los de los coches en una autopista se aproximan bastante en algunos tramos a movimientos de velocidad constante. En dos intervalos de tiempo cuales quiera de igual duración el cuerpo cubrirá la misma distancia. El móvil recorre, por tanto, espacios iguales en tiempos iguales, lo que significa que cuando la velocidad es constante el espacio s que recorre el cuerpo móvil sobre la trayectoria y el tiempo t que emplea en recorrerlo son magnitudes directamente proporcionales.
EL MOVIMIENTO Y SU DESCRIPCIÓN
Se dice que un cuerpo se mueve cuando cambia su posición respecto de la de otros supuestos fijos, o que se toman como referencia. El movimiento es, por tanto, cambio de posición con el tiempo.
El carácter relativo del movimiento
De acuerdo con la anterior definición, para estudiar un movimiento es preciso fijar previamente la posición del observador que contempla dicho movimiento. En física hablar de un observador equivale a situarlo fijo con respecto al objeto o conjunto de objetos que definen el sistema de referencia. Es posible que un mismo cuerpo esté en reposo para un observador -o visto desde un sistema de referencia determinado- y en movimiento para otro.
Así, un pasajero sentado en el interior de un avión que despega estará en reposo respecto del propio avión y en movimiento respecto de la pista de aterrizaje. Una bola que rueda por el suelo de un vagón de un tren en marcha, describirá movimientos de características diferentes según sea observado desde el andén o desde uno de los asientos de su interior.
El estado de reposo o de movimiento de un cuerpo no es, por tanto, absoluto o independiente de la situación del observador, sino relativo, es decir, depende del sistema de referencia desde el que se observe.
El concepto de cinemática
Es posible estudiar el movimiento de dos maneras:
a) describiéndolo, a partir de ciertas magnitudes físicas, a saber: posición, velocidad y aceleración (cinemática);
b) analizando las causas que originan dicho movimiento (dinámica).
En el primer caso se estudia cómo se mueve un cuerpo, mientras que en el segundo se considera el porqué se mueve.
La cinemática es la parte de la física que estudia cómo se mueven los cuerpos sin pretender explicar las causas que originan dichos movimientos.
El concepto de trayectoria
Para simplificar el estudio del movimiento, representaremos a los cuerpos móviles por puntos geométricos, olvidándonos, por el momento, de su forma y tamaño.
Se llama trayectoria a la línea que describe el punto que representa al cuerpo en movimiento, conforme va ocupando posiciones sucesivas a lo largo del tiempo. La estela que deja en el cielo un avión a reacción o los raíles de una línea de ferrocarril son representaciones aproximadas de esa línea imaginaria que se denomina trayectoria
Según sea la forma de su trayectoria los movimientos se clasifican en rectilíneos y curvilíneos. Un coche que recorra una calle recta describe un movimiento rectilíneo, mientras que cuando tome una curva o dé una vuelta a una plaza circular, describirá un movimiento curvilíneo.
LA POSICIÓN Y LOS CAMBIOS DE ...
La definición de la posición de un cuerpo móvil se efectúa con la ayuda de las matemáticas. Aun cuando pudiera parecer que la distancia a un punto fijo constituye una buena medida de la posición de un cuerpo, esto no es siempre cierto. Basta imaginar, por ejemplo, el movimiento de una noria. Todos sus carricoches equidistan del punto central; no hay por tanto variación de la distancia al centro y, sin embargo, hay cambio de posición, es decir, existe movimiento.
En los movimientos rectilíneos
La definición de la posición y de sus cambios en los movimientos rectilíneos puede hacerse asignando a cada punto un número real, que representa la distancia a otro punto fijo 0 tomado como origen. Si el punto 0 se sitúa en un extremo de la trayectoria, todos los números o coordenadas x de posición serán positivos. Tal es el caso del kilómetro cero situado en la Puerta del Sol de Madrid, de donde parten todas las carreteras de España. Los postes kilométricos reflejan, por ello, únicamente números positivos.
Es posible, no obstante, fijar el origen 0 de coordenadas en un punto central de la recta trayectoria; en tales casos las posiciones a la izquierda de 0 se representarán mediante números negativos y las situadas a la derecha mediante números positivos. En los movimientos vibratorios o de vaivén el origen 0 se suele situar en el punto central, lo que da lugar a la aparición tanto de coordenadas positivas como negativas.
Los cambios de posición o desplazamientos pueden calcularse como diferencias entre las coordenadas correspondientes. Utilizando el símbolo D de incremento o diferencia, el desplazamiento que experimenta el móvil en un intervalo de tiempo Dt = t - to determinado vendrá dado por la expresión Dx = x - xo, donde x representa la coordenada correspondiente al instante final t y xo es la coordenada del punto móvil en el instante inicial to. Cuando todas las coordenadas son positivas el desplazamiento Dx representa simplemente la distancia entre los puntos inicial y final.
En los movimientos curvilíneos
Los movimientos curvilíneos se dan en el plano o en el espacio, son, por tanto, movimientos bi o incluso tridimensionales. Ello hace que para expresar la posición sea necesario especificar algo más que un sólo número. Así, para definir la posición de un avión en pleno vuelo se requieren tres números o coordenadas que indiquen la latitud, la longitud geográfica y la altitud respectivamente. Los dos primeros establecen la posición del punto sobre el globo terrestre y el segundo informa sobre la altura a que se encuentra sobre la vertical trazada sobre el punto determinado por las dos primeras coordenadas. En el caso más sencillo de que la trayectoria sea una curva contenida en un plano, serán suficientes dos coordenadas para definir la posición.
Del mismo modo que en los movimientos rectilíneos o unidimensionales el origen 0 representa el punto fijo, que se toma como referencia, en los movimientos planos o bidimensionales el sistema de referencia queda representado por un conjunto de dos ejes perpendiculares X e Y y la posición del punto móvil P respecto de dicho sistema vendrá dada por sus correspondientes coordenadas x e y, es decir, P(x,y). En estos movimientos más complejos el desplazamiento se puede medir por el segmento que une los puntos inicial P1 y final P2 y su cálculo se efectúa a partir de los valores de sus coordenadas.
No obstante lo anterior, si se conoce de antemano la trayectoria de un movimiento, aun cuando éste sea curvilíneo, podrá expresarse la posición del punto móvil mediante un número, como si fuera realmente rectilíneo, siempre que la trayectoria esté coordenada. Así, cuando se indica por radioteléfono que un coche está averiado en el punto kilométrico 86,300 de la carretera nacional Madrid-Burgos, a pesar del carácter curvilíneo de ésta, la posición queda definida sin ambigüedad. En general, pues, el espacio s -o distancia recorrida por el móvil sobre una trayectoria conocida cualquiera y medido a partir del origen-, determinará la posición del móvil y permitirá, por tanto, el estudio y descripción de los movimientos, incluso de los curvilíneos, como si fueran rectilíneos.
FORMAS DE DEFINIR LA POSICIÓN Y SUS CAMBIOS
Se puede definir la posición de un cuerpo móvil de tres maneras:
Escalarmente. Sí la trayectoria es conocida y está coordenada de modo que el origen 0 se toma en un punto extremo de la misma el espacio recorrido por el punto móvil P indicará cuál es su posición. Conforme transcurre el tiempo, s crece y por tanto su variación Ds para cualquier intervalo de tiempo será siempre positiva. Esta definición de la posición y de sus cambios es puramente escalar, puesto que no informa sobre el sentido del movimiento.
Pseudo escalarmente. Es posible coordenar la trayectoria conocida, fijado el origen 0 en un punto intermedio. En tal caso la coordenada s puede ser negativa, cuando el punto P está a la izquierda de 0, y positiva cuando está a su derecha.
Si el punto móvil P se dirige de izquierda a derecha el valor de la coordenada s aumenta en cualquier caso y por tanto Ds es positivo. Si el punto P se dirige de derecha a izquierda el sentido del movimiento corresponde al de los valores decrecientes de s, tanto si el móvil está en la parte negativa de la trayectoria como si está en la parte positiva. Ello significa que s es entonces negativo. Por consiguiente el signo de Ds indica, en estos casos, el sentido del movimiento que será de la parte negativa hacia la parte positiva de la trayectoria si Ds es positivo y opuesto cuando Ds sea negativo.
Vectorialmente. Las coordenadas x e y de un punto P que se mueve en un plano permiten fijar la posición sin necesidad de conocer la trayectoria. Esta forma de definir la posición y sus cambios en un movimiento es la más general y puede expresarse también mediante un segmento orientado o vector, que tenga como origen el origen 0 del sistema de ejes XY y como extremo el punto móvil P. Dicho vector se denomina vector de posición y se representa en la forma r. La línea descrita por el extremo o flecha del vector de posición durante el movimiento es precisamente la trayectoria.
Los cambios o variaciones de la posición se representan en la forma Dr y describen el desplazamiento del móvil en el intervalo de tiempo Dt que transcurre entre las posiciones extremas r1 y r2 correspondientes. Este vector Dr que se denomina vector desplazamiento constituye, por tanto, el vector diferencia de los vectores de posición inicial y final, es decir, Dr = r2 - r1.
LA VELOCIDAD
La descripción de un movimiento supone el conocer algo más que su trayectoria. Una característica que añade una información importante sobre el movimiento es la rapidez. En general, cuando algo cambia con el tiempo se emplea el término de rapidez para describir su ritmo de variación temporal. En cinemática la rapidez con la que se produce un movimiento se denomina velocidad y se define como el espacio que recorre el móvil sobre la trayectoria en la unidad de tiempo.
Velocidad constante
Decir que un cuerpo se mueve con velocidad constante es lo mismo que decir que la rapidez de su movimiento no varía, es decir, que va recorriendo la trayectoria y ganando espacio siempre al mismo ritmo. Los movimientos de los trenes o los de los coches en una autopista se aproximan bastante en algunos tramos a movimientos de velocidad constante. En dos intervalos de tiempo cualesquiera de igual duración el cuerpo cubrirá la misma distancia. El móvil recorre, por tanto, espacios iguales en tiempos iguales, lo que significa que cuando la velocidad es constante el espacio s que recorre el cuerpo móvil sobre la trayectoria y el tiempo t que emplea en recorrerlo son magnitudes directamente proporcionales
El carácter relativo del movimiento
De acuerdo con la anterior definición, para estudiar un movimiento es preciso fijar previamente la posición del observador que contempla dicho movimiento. En física hablar de un observador equivale a situarlo fijo con respecto al objeto o conjunto de objetos que definen el sistema de referencia. Es posible que un mismo cuerpo esté en reposo para un observador -o visto desde un sistema de referencia determinado- y en movimiento para otro.
Así, un pasajero sentado en el interior de un avión que despega estará en reposo respecto del propio avión y en movimiento respecto de la pista de aterrizaje. Una bola que rueda por el suelo de un vagón de un tren en marcha, describirá movimientos de características diferentes según sea observado desde el andén o desde uno de los asientos de su interior.
El estado de reposo o de movimiento de un cuerpo no es, por tanto, absoluto o independiente de la situación del observador, sino relativo, es decir, depende del sistema de referencia desde el que se observe.
El concepto de cinemática
Es posible estudiar el movimiento de dos maneras:
a) describiéndolo, a partir de ciertas magnitudes físicas, a saber: posición, velocidad y aceleración (cinemática);
b) analizando las causas que originan dicho movimiento (dinámica).
En el primer caso se estudia cómo se mueve un cuerpo, mientras que en el segundo se considera el porqué se mueve.
La cinemática es la parte de la física que estudia cómo se mueven los cuerpos sin pretender explicar las causas que originan dichos movimientos.
El concepto de trayectoria
Para simplificar el estudio del movimiento, representaremos a los cuerpos móviles por puntos geométricos, olvidándonos, por el momento, de su forma y tamaño.
Se llama trayectoria a la línea que describe el punto que representa al cuerpo en movimiento, conforme va ocupando posiciones sucesivas a lo largo del tiempo. La estela que deja en el cielo un avión a reacción o los raíles de una línea de ferrocarril son representaciones aproximadas de esa línea imaginaria que se denomina trayectoria
Según sea la forma de su trayectoria los movimientos se clasifican en rectilíneos y curvilíneos. Un coche que recorra una calle recta describe un movimiento rectilíneo, mientras que cuando tome una curva o dé una vuelta a una plaza circular, describirá un movimiento curvilíneo.
LA POSICIÓN Y LOS CAMBIOS DE ...
La definición de la posición de un cuerpo móvil se efectúa con la ayuda de las matemáticas. Aun cuando pudiera parecer que la distancia a un punto fijo constituye una buena medida de la posición de un cuerpo, esto no es siempre cierto. Basta imaginar, por ejemplo, el movimiento de una noria. Todos sus carricoches equidistan del punto central; no hay por tanto variación de la distancia al centro y, sin embargo, hay cambio de posición, es decir, existe movimiento.
En los movimientos rectilíneos
La definición de la posición y de sus cambios en los movimientos rectilíneos puede hacerse asignando a cada punto un número real, que representa la distancia a otro punto fijo 0 tomado como origen. Si el punto 0 se sitúa en un extremo de la trayectoria, todos los números o coordenadas x de posición serán positivos. Tal es el caso del kilómetro cero situado en la Puerta del Sol de Madrid, de donde parten todas las carreteras de España. Los postes kilométricos reflejan, por ello, únicamente números positivos.
Es posible, no obstante, fijar el origen 0 de coordenadas en un punto central de la recta trayectoria; en tales casos las posiciones a la izquierda de 0 se representarán mediante números negativos y las situadas a la derecha mediante números positivos. En los movimientos vibratorios o de vaivén el origen 0 se suele situar en el punto central, lo que da lugar a la aparición tanto de coordenadas positivas como negativas.
Los cambios de posición o desplazamientos pueden calcularse como diferencias entre las coordenadas correspondientes. Utilizando el símbolo D de incremento o diferencia, el desplazamiento que experimenta el móvil en un intervalo de tiempo Dt = t - to determinado vendrá dado por la expresión Dx = x - xo, donde x representa la coordenada correspondiente al instante final t y xo es la coordenada del punto móvil en el instante inicial to. Cuando todas las coordenadas son positivas el desplazamiento Dx representa simplemente la distancia entre los puntos inicial y final.
En los movimientos curvilíneos
Los movimientos curvilíneos se dan en el plano o en el espacio, son, por tanto, movimientos bi o incluso tridimensionales. Ello hace que para expresar la posición sea necesario especificar algo más que un sólo número. Así, para definir la posición de un avión en pleno vuelo se requieren tres números o coordenadas que indiquen la latitud, la longitud geográfica y la altitud respectivamente. Los dos primeros establecen la posición del punto sobre el globo terrestre y el segundo informa sobre la altura a que se encuentra sobre la vertical trazada sobre el punto determinado por las dos primeras coordenadas. En el caso más sencillo de que la trayectoria sea una curva contenida en un plano, serán suficientes dos coordenadas para definir la posición.
Del mismo modo que en los movimientos rectilíneos o unidimensionales el origen 0 representa el punto fijo, que se toma como referencia, en los movimientos planos o bidimensionales el sistema de referencia queda representado por un conjunto de dos ejes perpendiculares X e Y y la posición del punto móvil P respecto de dicho sistema vendrá dada por sus correspondientes coordenadas x e y, es decir, P(x,y). En estos movimientos más complejos el desplazamiento se puede medir por el segmento que une los puntos inicial P1 y final P2 y su cálculo se efectúa a partir de los valores de sus coordenadas.
No obstante lo anterior, si se conoce de antemano la trayectoria de un movimiento, aun cuando éste sea curvilíneo, podrá expresarse la posición del punto móvil mediante un número, como si fuera realmente rectilíneo, siempre que la trayectoria esté coordenada. Así, cuando se indica por radioteléfono que un coche está averiado en el punto kilométrico 86,300 de la carretera nacional Madrid-Burgos, a pesar del carácter curvilíneo de ésta, la posición queda definida sin ambigüedad. En general, pues, el espacio s -o distancia recorrida por el móvil sobre una trayectoria conocida cualquiera y medido a partir del origen-, determinará la posición del móvil y permitirá, por tanto, el estudio y descripción de los movimientos, incluso de los curvilíneos, como si fueran rectilíneos.
FORMAS DE DEFINIR LA POSICIÓN Y SUS CAMBIOS
Se puede definir la posición de un cuerpo móvil de tres maneras:
Escalarmente. Sí la trayectoria es conocida y está coordenada de modo que el origen 0 se toma en un punto extremo de la misma el espacio recorrido por el punto móvil P indicará cuál es su posición. Conforme transcurre el tiempo, s crece y por tanto su variación Ds para cualquier intervalo de tiempo será siempre positiva. Esta definición de la posición y de sus cambios es puramente escalar, puesto que no informa sobre el sentido del movimiento.
Pseudo escalarmente. Es posible coordenar la trayectoria conocida, fijado el origen 0 en un punto intermedio. En tal caso la coordenada s puede ser negativa, cuando el punto P está a la izquierda de 0, y positiva cuando está a su derecha.
Si el punto móvil P se dirige de izquierda a derecha el valor de la coordenada s aumenta en cualquier caso y por tanto Ds es positivo. Si el punto P se dirige de derecha a izquierda el sentido del movimiento corresponde al de los valores decrecientes de s, tanto si el móvil está en la parte negativa de la trayectoria como si está en la parte positiva. Ello significa que s es entonces negativo. Por consiguiente el signo de Ds indica, en estos casos, el sentido del movimiento que será de la parte negativa hacia la parte positiva de la trayectoria si Ds es positivo y opuesto cuando Ds sea negativo.
Vectorialmente. Las coordenadas x e y de un punto P que se mueve en un plano permiten fijar la posición sin necesidad de conocer la trayectoria. Esta forma de definir la posición y sus cambios en un movimiento es la más general y puede expresarse también mediante un segmento orientado o vector, que tenga como origen el origen 0 del sistema de ejes XY y como extremo el punto móvil P. Dicho vector se denomina vector de posición y se representa en la forma r. La línea descrita por el extremo o flecha del vector de posición durante el movimiento es precisamente la trayectoria.
Los cambios o variaciones de la posición se representan en la forma Dr y describen el desplazamiento del móvil en el intervalo de tiempo Dt que transcurre entre las posiciones extremas r1 y r2 correspondientes. Este vector Dr que se denomina vector desplazamiento constituye, por tanto, el vector diferencia de los vectores de posición inicial y final, es decir, Dr = r2 - r1.
LA VELOCIDAD
La descripción de un movimiento supone el conocer algo más que su trayectoria. Una característica que añade una información importante sobre el movimiento es la rapidez. En general, cuando algo cambia con el tiempo se emplea el término de rapidez para describir su ritmo de variación temporal. En cinemática la rapidez con la que se produce un movimiento se denomina velocidad y se define como el espacio que recorre el móvil sobre la trayectoria en la unidad de tiempo.
Velocidad constante
Decir que un cuerpo se mueve con velocidad constante es lo mismo que decir que la rapidez de su movimiento no varía, es decir, que va recorriendo la trayectoria y ganando espacio siempre al mismo ritmo. Los movimientos de los trenes o los de los coches en una autopista se aproximan bastante en algunos tramos a movimientos de velocidad constante. En dos intervalos de tiempo cualesquiera de igual duración el cuerpo cubrirá la misma distancia. El móvil recorre, por tanto, espacios iguales en tiempos iguales, lo que significa que cuando la velocidad es constante el espacio s que recorre el cuerpo móvil sobre la trayectoria y el tiempo t que emplea en recorrerlo son magnitudes directamente proporcionales
Cinematica
La cinemática es una rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen. El Análisis Vectorial es la herramienta matemática más adecuada para ellos.
En cinemática distinguimos las siguientes partes:
La magnitud vectorial de la Cinematica fundamental es el "desplazamiento" Δs, que experimenta un cuerpo durante un lapso Δt. Como el desplazamiento es un vector, por consiguiente, sigue la ley del paralelogramo, o la ley de suma vectorial. Asi si un cuerpo realiza un desplazamiento "consecutivo" o "al mismo tiempo" dos desplazamientos 'a' y 'b', nos da un deslazamiento igual a la suma vectorial de 'a'+'b' como un solo desplazamiento.
En cinemática distinguimos las siguientes partes:
La magnitud vectorial de la Cinematica fundamental es el "desplazamiento" Δs, que experimenta un cuerpo durante un lapso Δt. Como el desplazamiento es un vector, por consiguiente, sigue la ley del paralelogramo, o la ley de suma vectorial. Asi si un cuerpo realiza un desplazamiento "consecutivo" o "al mismo tiempo" dos desplazamientos 'a' y 'b', nos da un deslazamiento igual a la suma vectorial de 'a'+'b' como un solo desplazamiento.
lunes, 6 de febrero de 2012
domingo, 5 de febrero de 2012
Definición de Cinemática
Para llevar a cabo su estudio y su propósito, la cinemática utiliza un sistema de coordenadas que le es muy funcional a la hora de describir las trayectorias de los cuerpos. El mencionado sistema se denomina Sistema de Referencia y se manifiesta de la siguiente manera: la velocidad es el ritmo con el cual se marca el cambio de posición, la aceleración por su lado, es el ritmo con el que cambia la velocidad, entonces, velocidad y aceleración son las dos principales cantidades que describirán como cambia la posición de un cuerpo en función del tiempo.
Ahora bien, el movimiento de un cuerpo se puede describir según los valores de velocidad y aceleración, las cuales son magnitudes vectoriales, pudiendo dar lugar a: si la aceleración es nula da lugar al movimiento rectilíneo uniforme, permaneciendo la velocidad constante a través del tiempo, si la aceleración es constante con la misma dirección que la velocidad, da lugar al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, variando la velocidad a lo largo del tiempo, en tanto, si la aceleración es constante con dirección perpendicular a la velocidad, provoca el movimiento circular uniforme, siendo la velocidad constante y cambiando la dirección con el tiempo. También podremos encontarnos con el movimiento parabólico, cuando la aceleración es constante y está en el mismo plano que la velocidad y la trayectoria, pero si se da a la inversa, podemos hablar del efecto de Coriolis y finalmente, nos encontramos con el movimiento armónico simple, que es un movimiento de vaivén, ida y vuelta, tal como el que realiza un péndulo.
sábado, 4 de febrero de 2012
Teoría de Cinemática y Dinámica.
La Cinemática
la Cinemática se utiliza un sistema de coordenadas para describir las trayectorias, denominado sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición un cuerpo. La aceleración es el ritmo con que cambia su velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia su posición en función del tiempo.
Diferencia entre cinemática y dinámica.
La cinemática, es un área de estudio de la mecánica que describe el movimiento en función del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta los agentes presentes que lo producen. Por su parte, la dinámica es un área de estudio de la mecánica que describe el movimiento en cuanto al espacio y el tiempo, considerando los agentes presentes que lo producen.
En cinemática es de gran importancia definir un referencial, el cual es un marco de referencia, cuya característica principal es la de no estar acelerado. Cualquier marco de referencia que se mueve con velocidad constante respecto de un marco inercial es por sí mismo un marco inercial.
HISTORIA DE LA CINEMATICA.
Los primeros conceptos sobre Cinemática se remontan al siglo XIV, particularmente aquellos que forman parte de la doctrina de la intensidad de las formas o teoría de los cálculos (calculationes). Estos desarrollos se deben a científicos como William Heytesbury y Richard Swineshead, en Inglaterra, y a otros, comoNicolás Oresme, de la escuela francesa.Hacia el 1604, Galileo Galilei hizo sus famosos estudios del movimiento de caída libre y de esferas en planos inclinados a fin de comprender aspectos del movimiento relevantes en su tiempo, como el movimiento de los planetas y de las balas de cañón.1 Posteriormente, el estudio de la cicloide realizado porEvangelista Torricelli (1608-47), va configurando lo que se conocería como Geometría del Movimiento.
El nacimiento de la Cinemática moderna tiene lugar con la alocución de Pierre Varignon el 20 de enero de 1700 ante la Academia Real de las Ciencias de París.2 En esta ocasión define la noción de aceleración y muestra cómo es posible deducirla de la velocidad instantánea con la ayuda de un simple procedimiento de cálculo diferencial.
En la segunda mitad del siglo XVIII se produjeron más contribuciones por Jean Le Rond d’Alembert, Leonhard Euler y André-Marie Ampère, continuando con el enunciado de la ley fundamental del centro instantáneo de rotación en el movimiento plano, de Daniel Bernoulli (1700-1782).
El vocablo Cinemática fue creado por André-Marie Ampère (1775-1836), quien delimitó el contenido de la Cinemática y aclaró su posición dentro del campo de la Mecánica. Desde entonces y hasta nuestros días la Cinemática ha continuado su desarrollo hasta adquirir una estructura propia.
Con la Teoría de la relatividad especial de Albert Einstein en 1905 se inició una nueva etapa, la Cinemática relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos, y sí lo es la velocidad de la luz.
Elementos básicos de la Cinemática
Los elementos básicos de la Cinemática son: espacio, tiempo y móvil.En la Mecánica Clásica se admite la existencia de un espacio absoluto; es decir, un espacio anterior a todos los objetos materiales e independiente de la existencia de estos. Este espacio es el escenario donde ocurren todos los fenómenos físicos, y se supone que todas las leyes de la física se cumplen rigurosamente en todas las regiones de ese espacio. El espacio físico se representa en la Mecánica Clásica mediante un espacio puntual euclídeo.
Análogamente, la Mecánica Clásica admite la existencia de un tiempo absoluto que transcurre del mismo modo en todas las regiones del Universo y que es independiente de la existencia de los objetos materiales y de la ocurrencia de los fenómenos físicos.
El móvil más simple que podemos considerar es el punto material o partícula; cuando en la Cinemática se estudia este caso particular de móvil, se denomina “Cinemática de la partícula”; y cuando el móvil bajo estudio es un cuerpo rígido, se lo puede considerar como un sistema de partículas y hacer extensivos similares conceptos; en este caso se la denomina Cinemática del sólido rígido o del cuerpo rígido.
SISTEMAS DE COODENADAS.
En el estudio del movimiento, los sistemas de coordenadas más útiles se encuentran viendo los límites de la trayectoria a recorrer, o analizando el efecto geométrico de la aceleración que afecta al movimiento. Así, para describir el movimiento de un talón obligado a desplazarse a lo largo de un aro circular, la coordenada más útil sería el ángulo trazado sobre el aro. Del mismo modo, para describir el movimiento de una partícula sometida a la acción de una fuerza central, las coordenadas polares serían las más útiles.
En la gran mayoría de los casos, el estudio cinemático se hace sobre un sistema de coordenadas cartesianas, usando una, dos o tres dimensiones según la trayectoria seguida por el cuerpo.
CINEMATICA:
La cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento, en el nivel más básico se estudia el movimiento de una partícula o de un cuerpo en el cual no tenemos en cuenta su forma, ante lo cual se supondrá que este cuerpo se moverá como una unidad (es decir, no rotará o si un caso, esta rotación no afectará al movimiento de traslación, como ocurre con el movimiento planetario). La cinemática fue estudiada en su inicio por Galileo Galilei, sentando las bases para que, tras algunos años, Newton sentara las bases de la física clásica con sus tres leyes.
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