El movimiento de los objetos (pelotas, automóviles, corredores, e incluso el Sol y la Luna) es una parte evidente de la vida cotidiana. No fue sino hasta los siglos XVI y XVII que se estableció nuestra comprensión moderna del movimiento. Muchas personas contribuyeron con ese entendimiento, particularmente Galileo Galilei (1564-1642) e Isaac Newton (1642-1727).
El estudio del movimiento de los objetos, así como de los conceptos relacionados de fuerza y energía, forman el campo de la mecánica clásica. La mecánica clásica a la vez suele dividirse en dos partes: cinemática, que es simplemente la descripción de cómo se mueven los objetos; y dinámica, que trata de las causas de estos movimientos.
Como introducción a la cinemática, este módulo tiene el propósito de construir un lenguaje que nos permita describir los movimientos. Este lenguaje estará hecho con base en las cantidades cinemáticas. Las cantidades cinemáticas son 7; la posición, el desplazamiento, la velocidad media, la rapidez media, la velocidad instantánea, la aceleración media y la aceleración instantánea. De estas 7 cantidades se deducirán muchas fórmulas que nos permitirán predecir a la naturaleza.
Posición.
Posición.
Antes de iniciar el estudio de las cantidades cinemáticas, es importante conocer conceptos básicos como; el observador, el sistema de referencia inercial, trayectoria, partícula, y sistema de coordenadas. En el siguiente video se nos brindan los conceptos de los términos anteriormente mencionados, y se inicia con la primera cantidad cinemática, la posición.
El concepto de "partícula" en nuestro estudio no hace alusión a átomos y moléculas. Para nosotros una partícula es una idealización en la que se considera a un cuerpo como si fuese un punto en el espacio carente de forma y tamaño. A partir del capítulo 16 comenzaremos a estudiar a los objetos en movimiento sin considerarlos como una partícula, es decir, los consideraremos como objetos con formas y tamaños bien definidos que pueden experimentar incluso movimientos rotacionales (ósea que van girando a la vez que se desplazan).
Desplazamiento.
Al especificar el movimiento de un objeto, es importante indicar la dirección en la que lo hace. El cambio en la posición de un objeto es precisamente la segunda cantidad cinemática, el desplazamiento.
Velocidad y rapidez.
El aspecto más evidente del movimiento de un objeto además de su desplazamiento es qué tan rápido se mueve, es decir, su rapidez o velocidad. Los términos “velocidad” y “rapidez” a menudo se utilizan indistintamente en el lenguaje cotidiano. Sin embargo, en física hacemos una distinción entre ambos.
El aspecto más evidente del movimiento de un objeto además de su desplazamiento es qué tan rápido se mueve, es decir, su rapidez o velocidad. Los términos “velocidad” y “rapidez” a menudo se utilizan indistintamente en el lenguaje cotidiano. Sin embargo, en física hacemos una distinción entre ambos.
Hay que dejar claro que "rapidez" no es lo mismo que "rapidez media". El término "rapidez" se usa para referirnos simplemente a la magnitud de la velocidad, por lo tanto no especifica la dirección del movimiento (la rapidez es una cantidad escalar).
Velocidad instantánea.
Velocidad instantánea.
Si usted conduce un automóvil a lo largo de un camino recto de 150 km en 2.0 h, la magnitud de su velocidad promedio es de 75 km/h. Sin embargo, es improbable que se haya desplazado precisamente a 75 km/h en cada instante. Para describir esta situación, necesitamos la definición de otra cantidad cinemática: la velocidad instantánea, que es la velocidad en cualquier instante de tiempo. Para aclarar la idea anterior, veamos el siguiente video.
El video anterior nos sugiere la importancia de saber calculo diferencial, pues los conceptos de límites y derivadas son propios de esa materia.
Aceleración media e instantánea.
Aceleración media e instantánea.
Por ultimo y para terminar de definir a las cantidades cinemáticas consideremos lo siguiente. Se dice que un objeto cuya velocidad cambia está sometido a aceleración. Por ejemplo, un automóvil cuya velocidad crece en magnitud de cero a 80 km/h está acelerando. La aceleración especifica qué tan rápidamente está cambiando la velocidad del objeto y, al igual que la velocidad, la aceleración también se clasifica en dos; la aceleración media y la aceleración instantánea.
Resumen.
Para finalizar este módulo, hagamos un calculo de la aceleración instantánea y resumamos todo lo aprendido.
Para finalizar este módulo, hagamos un calculo de la aceleración instantánea y resumamos todo lo aprendido.
En los módulos posteriores utilizaremos las cantidades cinemáticas para describir algunos tipos de movimientos. Comenzaremos con los movimientos en una dimensión y luego generalizaremos el estudio para el caso de 2D y 3D.
