Conceptos de Física Mecánica

La mecánica, por su finalidad, estudia los movimientos y las condiciones de equilibrio de los cuerpos. La Mecánica está interesada por los movimientos de los sólidos, líquidos y gases. En esta etapa del curso atentaremos especialmente a la Cinemática.

Cinemática es la parte de la Mecánica en que se estudia el movimiento de los cuerpos sin preocuparse con las causas.

1 – Definiciones preliminares: Un cuerpo está en movimiento cuando su posición es variable con el tiempo. Generalmente llamamos móvil a cualquier cuerpo en movimiento.

Partícula:  es cualquier cuerpo donde sus dimensiones geométricas son despreciables debido a su trayectoria, o sea, la línea que describe en el espacio. En su movimiento alrededor del Sol, la Tierra es una partícula. En problemas de física muchas veces es llamada de punto material.

Referencial: Para definir la posición de una partícula, necesitamos un sistema de referencia, o un referencial. Este referencial puede ser la Tierra, el Sol, un cuerpo, un sistema de ejes, etc.

Si la posición de la partícula no sufre variación en relación al referencial utilizado, decimos que ella está en reposo. Si esa posición variar con el paso del tiempo, decimos que ella está en movimiento. Obviamente el reposo o el movimiento son relativos al referencial elegido.

Por ejemplo – Cuando usted viaja en ómnibus, su posición en relación a la carretera es variable con el tiempo. Quiere decir que usted está en movimiento en relación a la carretera. Pero su posición en relación al chofer no se cambia. Entonces usted está en reposo en relación al chofer.

Espacio y Desplazamiento: Se dice que un cuerpo está en movimiento en relación a un dado referencial cuando su posición es variable para este referencial. Si varia el local donde se ubica, el cuerpo describe una curva en el espacio que se llama trayectoria.

Orientando la trayectoria y eligiendo un punto como origen para medir las distancias, podemos definir la posición del cuerpo en tal trayectoria por la distancia que  se ubica referente al origen, acompañado por un signo que está relacionado al sentido elegido. Vea el ejemplo:

SA = + 10 m

SB = – 14 m

Ese  número (+10 m ó -14 m) llamase ESPACIO – atente que el signo del espacio no depende del sentido del movimiento del cuerpo. Se relaciona con el sentido de la trayectoria y, evidentemente, con la posición que el cuerpo ocupa en la trayectoria.

Cuando el móvil (cuerpo en movimiento) cambia de posición sufre un desplazamiento escalar, definido como la diferencia entre los espacios final e inicial en el intervalo de tiempo considerado para la variación de la posición.

En el ejemplo, si el móvil fuese del punto A al punto B, sufriría un movimiento escalar dado por: DS = SB – SA Þ DS = – 14 – (+10) Þ DS = – 24 m

Si fuese de B para A su desplazamiento seria de +24 m. Observe que Ds posee un signo que relaciona con el sentido del movimiento del cuerpo, si consideramos solamente los puntos inicial y final.

Existe una diferencia entre desplazamiento y desplazamiento escalar. El desplazamiento es la distancia entre la posición final y la posición inicial, pero en línea recta. Eso también es llamado de desplazamiento vectorial. En el desplazamiento escalar, la distancia es medida sobre la trayectoria. Veamos un ejemplo:

A seguir usted visualiza el esquema del movimiento de un móvil (figura 1). Él sale de A yendo hasta B, y de B él sigue hasta C. Determine:

a) el desplazamiento escalar;

b) el desplazamiento;

c) el desplazamiento vectorial.

Aprovechando el ejemplo anterior, supongamos que el móvil siga el movimiento yendo hasta D y retorne a C (figura 2). En este caso tendremos:

a) El desplazamiento escalar será Ds = 7m;

b) El desplazamiento o desplazamiento vectorial será: Ds = 5m

c) Ahora la suma total (4+3+4+4 = 15m) de la distancia efectivamente recurrida o espacio recurrido.

Tanto o desplazamiento escalar como el desplazamiento, pueden ser negativos pues la distancia efectivamente recurrida siempre será positiva.