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T4 Cinemática
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T4 Cinemática (T4 Cinemática)
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pablomedinagarrido
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Tema 4. Cinemática. Elementos para la descripción del movimiento. Movimientos deespecial interés. Métodos para el estudio experimental del movimiento
Índice
I. Introducción .......................................................................................................................... 1
II. Desarrollo. ............................................................................................................................. 2
1. Cinemática ......................................................................................................................... 2
1.1. Punto Material. ............................................................................................................. 2
1.2. Sistemas de referencia .................................................................................................. 2
2. Elementos para la descripción del movimiento ................................................................ 3
2.1. Vector de Posición ..................................................................................................... 3
2.2. Vector velocidad........................................................................................................ 4
2.3. Vector aceleración..................................................................................................... 4
2.3.1. Componentes intrínsecas de la aceleración ...................................................... 5
3. Movimientos de Especial Interés ...................................................................................... 6
3.1. Movimientos rectilíneos ............................................................................................ 6
3.1.1. Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U) ......................................................... 6
3.1.2. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (M.R.U.A) ........................... 7
3.2. Movimiento circular .................................................................................................. 8
3.2.1. Movimiento circular uniforme .......................................................................... 8
3.2.2. Movimiento circular uniformemente acelerado ............................................... 9
3.3. Composición de movimientos ................................................................................... 9
3.3.1. Tiro oblicuo ........................................................................................................ 9
3.4. Movimiento Armónico Simple ................................................................................ 11
3.5. Movimiento Relativo ............................................................................................... 12
3.5.1. Movimientos de Traslación ............................................................................. 12
3.5.2. Movimientos de rotación ................................................................................ 13
4. Métodos para el estudio experimental del movimiento ................................................ 14
4.1. Métodos Tradicionales ............................................................................................ 14
4.2. Movimiento Armónico simple de un muelle ........................................................... 15
III. Conclusión ....................................................................................................................... 15
I. Introducción
, La Mecánica es la rama de la Física encargada del estudio del movimiento de los cuerpos. Ya en la
antigua Grecia, Aristóteles estaba interesado en el estudio del movimiento, aunque no es hasta Newton
y Galileo y a su concepción del movimiento cuando se estudian las leyes que hoy pertenecen a la Mecánica
Clásica.
Debido a la sencillez de los experimentos de desplazamiento de los cuerpos, es lógico pensar que la
Mecánica fuese la parte de la Física que se desarrolló más ampliamente antes de que lo hicieran otras
ramas de la física. Las leyes que hoy conocemos como Mecánica Clásica o newtoniana fueron establecidas
por Isaac Newton como resultado de las observaciones del movimiento en unas condiciones limitadas
para cuerpos de dimensiones grandes y compuestos por gran número de átomos. Sin embargo, si
quisiéramos estudiar cuerpos con una velocidad próxima al a de la luz tendríamos que acudir a la
Mecánica Relativista descrita por Albert Einstein, o, si, por otro lado, pretendemos estudiar el
movimiento de partículas, acudiremos a la Mecánica Cuántica la cual describe el movimiento de cuerpos
con dimensiones microscópicas. Por lo tanto, el estudio del movimiento va a depender de las dimensiones
del cuerpo objeto de estudio.
En el tema que se muestra a continuación, se va a poner de manifiesto la importancia de un correcto
estudio de los movimientos y sus diferentes variantes, ya que podemos encontrar tanto movimientos
rectilíneos como circulares, posean o no aceleración, así como composiciones de movimientos en los que
entrarán en juego tanto los movimientos acelerados como los que tienen velocidad constante, dando
lugar a una gran variedad de movimientos.
II. Desarrollo.
1. Cinemática
La Cinemática, (del griego Kinema (Movimiento)) estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en
cuenta las causas que lo producen, como son las fuerzas, de cuyo estudio se encarga la Dinámica. Ambos
bloques constituyen lo que en Física se conoce como Mecánica.
1.1. Punto Material.
Introducido por primera vez por Euler, es entendido como un cuerpo cuyas dimensiones se pueden
despreciar para examinar el movimiento y lo representaremos como un punto en el espacio. Esto es de
gran utilidad ya que el movimiento mecánico puede ser bastante complejo, puesto que un cuerpo puede
variar su posición con respecto a otro, y a su vez puede girar o vibrar, por ello, habría que descomponer
estos movimientos complejos en algo más simple que podamos estudiar con mayor facilidad.
Por ejemplo, si estamos interesados en el movimiento de la Tierra con respecto al Sol, podemos
considerar ambos como una partícula, sin embargo, si estudiásemos el movimiento de rotación de la tierra
sobre sí misma, no podremos considerarla como una partícula.
1.2. Sistemas de referencia
Como concepto de movimiento es relativo y no absoluto, es decir, el desplazamiento de un cuerpo y su
posición solo tienen sentido cuando se refieren a otros cuerpos, hemos de elegir un sistema de referencia
establecido por un sistema de coordenadas al cual referir la posición de un punto material mediante unas
coordenadas numéricas, y, diremos que un cuerpo está en movimiento cuando al menos una coordenada
de cualquiera de sus puntos varía con el tiempo.
Existen dos tipos de sistemas de referencia: Inerciales, con velocidad constante, y No Inerciales, aquellos
que tienen aceleración.
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