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Cinemática Escalar – Conceptos Básicos de Cinemática

Publicado por Monica González

Movimiento – Combinación de Espacio y materia

Observando los cuerpos a nuestro alrededor, podemos tener intuitivamente una idea de lo que son movimiento y reposo. Pero estos dos conceptos (movimiento y reposo) son relativos: al dormir, podemos estar en reposo en relación a las paredes de su cuarto; en tanto, en relación al sol, somos un viajero espacial.

Pero ¿que es el movimiento? ¿Cómo podemos estudiarlo?

La parte de la física que trata del movimiento es la mecánica. Ella busca comprender las causas que producen y modifican los movimientos.

Cuando Galileo comenzó a estudiar el tema (luego de 1586), prácticamente todos los filósofos aceptaban el pensamiento de Aristóteles: la velocidad durante la caída de un cuerpo sobre la superficie de la tierra es directamente proporcional al peso del cuerpo.

Galileo no estaba de acuerdo con esta teoría y demostró que la caída de los objetos livianos (como plumas, hojas, copos de nieve) es sustentada por la resistencia del aire lo que hace con que caigan más lentamente que los objetos más pesados.

Galileo afirmó también que en la ausencia de aire, todos los cuerpos cuando abandonan el reposo en el mismo nivel, caen con la misma velocidad, llegando juntos al suelo.

Punto Material

En determinadas situaciones, punto material puede representar cualquier cuerpo, como tren, avión, auto, bala de cañón, misil, etc.

Entonces, ¿por qué “punto” y porqué “material”?

Punto: porque en la resolución de problemas, estaremos despreciando las dimensiones del cuerpo en movimiento, siempre que las distancias involucradas fuesen muy grandes en relación a esas dimensiones.

Material: porque más allá de las dimensiones del cuerpo ser despreciables, su masa será siempre considerada.

Reposo Movimiento y Referencial

Examinemos las siguientes afirmaciones:

“cuando estamos dentro de un coche, el paisaje circundante es fundamental para establecer los conceptos de movimiento y reposo”

“cuando observamos el movimiento del sol a través de la esfera celeste, podemos concluir que la tierra se moviliza alrededor del sol

“una persona que nació y creció en un ambiente completamente cerrado, sin ventanas, no saliendo de él durante toda su vida, podría no tener condiciones de airmar si este ambiente está en reposo o movimiento”

En todos los casos, percibimos que el movimiento es observado a partir de un referencial: el paisaje es el referencial del coche y el sol el referencial de la Tierra y si una persona pasa toda su vida en un espacio absolutamente cerrado, no podrá percibir el movimiento o reposo del ambiente en que se encuentra
Notemos que si estando encima de un coche, uno de los pasajeros afirma que el árbol está corriendo, puede tener razón, pues no existe reposo ni movimientos absolutos, todo depende del referencial adoptado.

Cuando el referencial no fuese citado en los casos que se nos presenten, una convención es establecer el piso como referencial genérico.

Trayectoria

Este es otro concepto importante en el estudio del movimiento. Vamos a suponer que la caída de una esfera desde un avión que vuela horizontalmente con velocidad constante:

Podemos ver que:

  • En relación al suelo, la trayectoria de la esfera es un arco de parábola
  • En relación al avión, la trayectoria es un segmento de recta vertical


En otra situación, por ejemplo observando un punto (M) de la periferia de un neumático de bicicleta en movimiento, verificamos que:

  • En relación al eje (E) de la rueda, la trayectoria del punto observado es un arco de circunferencia.
  • En relación a la calle; el punto describe una cicloide

Entonces podemos concluir que la trayectoria:

  • Es la línea descrita o recorrida por un cuerpo en movimiento;
  • Depende del referencial adoptado


Localización de un Móvil
Cuando viajamos por una calle observamos que existen marcas quilométricas a lo largo del camino.

En caso de rotura del coche por ejemplo, estos marcadores sirven para dar un punto de referencia del lugar donde debe ir el coche auxilio a encontrarse contigo y reparar tu vehículo. A través de este ejemplo cotidiano, podemos darnos cuenta que para un cuerpo en movimiento su localización puede ser fundamental. Y siempre es mucho más preciso que cualquier referencia geográfica (construcción, falla geográfica, lago, rio, etc. que podamos dar que quien nos está escuchando puede o no conocer).

Rapidez y Velocidad

La medida de la rapidez con la que un móvil se desplaza en el tiempo es un tema  importante de la mecánica.
En el lenguaje común, las palabras velocidad y rapidez son utilizadas como sinónimo. En tanto, el lenguaje técnico hace una importante distinción entre ellas.

La velocidad o velocidad vectorial posee una dirección, un sentido y una intensidad (modulo + unidad de medida)

La rapidez, o velocidad escalar, posee apenas intensidad

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