En física se entiende por movimiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo en el espacio, tomando en consideración al tiempo y a un punto de referencia donde se ubica el observador del fenómeno. Es decir, que las características de todo movimiento dependerán del sistema de referencia, o sea, del punto de vista desde donde se lo mire.
De acuerdo a dicho sistema de referencia, variarán las ecuaciones empleadas para calcular las características de un movimiento determinado. En algunas de ellas se toma en cuenta la dirección del movimiento (ecuaciones vectoriales) mientras que en otras basta con atender a sus particularidades, como velocidad, aceleración y distancia recorrida.
El movimiento se ha estudiado desde épocas antiguas, y llamó la atención de los grandes filósofos griegos y romanos. Desde entonces este estudio tiende a representar el movimiento mediante gráficas, atendiendo a las particularidades de las ecuaciones usadas para describirlo.
Actualmente, la rama de la física que estudia el movimiento es la cinemática, aunque también la dinámica. Sin embargo, la encargada de postular las leyes del funcionamiento de dicho fenómeno fue la mecánica, en sus tres vertientes: clásica (o newtoniana), relativista y cuántica.
Tipos de movimiento
En un movimiento rectilíneo, la velocidad y aceleración son paralelas.Conforme al tipo de trayectoria que un móvil describa, se puede clasificar el movimiento en las siguientes categorías:
Movimiento rectilíneo. Aquel cuya trayectoria describe una recta, y en el que la velocidad y la aceleración son siempre paralelas. Suele estudiarse en dos casos puntuales:
Movimiento Rectilíneo Uniforme. Presenta una velocidad constante, con aceleración nula.
Movimiento Rectilíneo Uniformemente acelerado. El móvil presenta una aceleración constante, es decir, que en cualquier instante del recorrido será siempre la misma, pues la velocidad aumenta o disminuye siempre al mismo ritmo.
Movimiento circular. Presenta un eje de giro y un radio constante respecto a él, trazando así una circunferencia perfecta. Si su velocidad angular es constante, además, estaremos en presencia de un movimiento circular uniforme, pero por lo general este tipo de movimientos presenta un margen de aceleración.
Movimiento ondulatorio. Se trata de la combinación de dos movimientos: uno rectilíneo uniforme horizontal y otro rectilíneo uniformemente acelerado vertical. El resultado es una trayectoria de ondulación, tal y como el de las ondas sonoras a través del aire.
Movimiento parabólico. Aquel que traza una parábola, es decir, el resultante de la composición de un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y uno uniformemente acelerado vertical. Esto considerando que una parábola es un corte en una onda determinada.
Movimiento pendular. El movimiento que trazan los péndulos, ya sea de tipo simple, de torsión o de péndulo físico.
Movimiento armónico simple. También llamado movimiento vibratorio armónico simple, es aquel que presentan los resortes y otros objetos cuyo movimiento es periódico y está descrito en el tiempo por una función armónica (seno o coseno).
Elementos del movimiento
Los elementos del movimiento son sus caracterizaciones o propiedades describibles, y son los siguientes:
Trayectoria. La línea con que se puede describir el movimiento de un cuerpo puntual, y que conforme a su naturaleza puede ser:
Rectilínea. Cuando es una línea recta sin variaciones en su trayectoria.
Curvilíneo. Cuando traza una línea curva, o sea, un fragmento de circunferencia.
Circular. Cuando traza una circunferencia completa en su andar.
Elíptico. Cuando traza un fragmento de una elipse o una elipse completa.
Parabólico. Cuando describe una parábola en su desplazamiento.
Distancia. La cantidad de espacio recorrido por el móvil en su desplazamiento.
Velocidad. Es la relación entre la distancia recorrida y el tiempo en que el móvil lo hace. Es decir: a mayor velocidad, más distancia por unidad de tiempo recorre un cuerpo, y viceversa.
Aceleración. La variación de la velocidad (comparando la velocidad inicial y la velocidad final) por unidad de tiempo que experimenta un móvil cuyo desplazamiento no es uniforme. Si la aceleración es positiva, se gana velocidad; si es negativa, se pierde.
Ejemplos de movimiento
En muchos casos el movimiento se estudia en términos ideales, pero en otros casos hay muchos ejemplos cotidianos para ilustrarlos, como son:
El movimiento de los astros. Los planetas giran alrededor del sol en órbitas elípticas, es decir, trazando un movimiento elíptico uniforme que bien puede ser calculado y examinado.
El péndulo de un reloj. Los relojes de antaño funcionaban en base al movimiento de un péndulo para marcar los segundos. Dicho movimiento es el ejemplo perfecto del movimiento pendular simple, que es el mismo que usamos en las películas para “hipnotizar” a alguien.
Una bola de bowling. Dado que el piso de las canchas de bowling está encerado para disminuir enormemente la fricción, las bolas tienden a desplazarse en movimiento rectilíneo uniforme hasta impactar con los pinos. Sin embargo, si consideramos desde el punto en que abandonan la mano del jugador, se tratará de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, pues en reposo la velocidad es cero.
La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, sin tomar en cuenta el origen de las fuerzas que lo motivan. Para ello se toma en consideración la velocidad (desplazamiento entre tiempo utilizado) y aceleración (cambio de velocidad entre tiempo utilizado) del objeto que se mueve.
Los orígenes de la cinemática se remontan a la astronomía antigua, cuando astrónomos y filósofos como Galileo Galilei observaban el movimiento de esferas en planos inclinados y en caída libre para entender el movimiento de los astros celestes. Estos estudios, junto a los de Nicolás Copérnico, Tycho Brahe y Johannes Kepler sirvieron de referencia a Isaac Newton para formular sus tres Leyes del movimiento, y todo ello conjuntamente fundó, ya a principios del siglo XVIII, la cinemática moderna.
Las contribuciones de los franceses Jean Le Rond d’Alembert, Leonhard Euler y André-Marie Ampère fueron clave en el establecimiento de esta disciplina, bautizada por Ampère mismo como cinemática (del griego kinéin, desplazar, mover).
La muy posterior postulación de la relatividad por Albert Einstein le daría un vuelco a la disciplina y fundaría la cinemática relativista, en la que el tiempo y el espacio no son dimensiones absolutas, como sí lo es la velocidad de la luz.
Los elementos básicos de la cinemática son tres: espacio, tiempo y un móvil. Debemos tener en consideración que en la mecánica clásica los primeros dos, tiempo y espacio, son dimensiones absolutas, independientes del móvil y previos a su existencia, así como de todos los fenómenos físicos observables.
El espacio, así, se representa mediante un espacio euclideano. El tiempo se considera único en cualquier región del universo, y un móvil puede ser un cuerpo cualquiera en movimiento. De hecho, los móviles más simples son las partículas (y su estudio abre el campo de la cinemática de partículas), pero más frecuentemente se le considera un sólido rígido (análogo a un sistema de partículas).
En ese sentido, la cinemática clásica contempla los siguientes tipos de movimiento:
Movimiento rectilíneo uniforme. Un cuerpo se desplaza a una velocidad estable V, con aceleración 0 todo el tiempo, en línea recta.
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Un cuerpo se desplaza a una velocidad que varía linealmente, dado que su aceleración es constante, conforme avanza el tiempo.
Movimiento armónico simple. Se trata de un movimiento periódico de vaivén, en el cual un cuerpo oscila alrededor de un punto de equilibrio en una dirección determinada y en unidades regulares de tiempo.
Movimiento parabólico. Se trata de la composición de dos movimientos rectilíneos distintos: uno horizontal y de velocidad constante, y otro vertical y uniformemente acelerado.
Movimiento circular uniforme. Como su nombre lo indica, es el movimiento que traza círculos perfectos en su recorrido, manteniendo su velocidad en el tiempo invariable.
Movimiento circular uniformemente acelerado. Es el mismo que el rectilíneo uniformemente acelerado, sólo que en círculos.
Movimiento armónico complejo. Se trata de la resultante combinatoria de diversos movimientos armónicos simples, en direcciones distintas.
Las manecillas de un reloj ilustran el movimiento circular uniforme.
La mayoría de los movimientos conocidos sobre la faz de la tierra son buenos ejemplos de los estudios de la cinemática. La caída de un cuerpo, por ejemplo, es un movimiento uniformemente acelerado por la fuerza de gravedad, que le imprime su peso en fuerza hacia abajo.
Otro ejemplo posible lo constituye un cuerpo suspendido de un elástico, como un resorte, cuyo movimiento será armónico simple o complejo dependiendo de las fuerzas que sobre él ejerzamos.
Por último, el movimiento de las manecillas del reloj o de un objeto suelto dentro de una centrífuga (la ropa en la lavadora, quizás), permite ilustrar el movimiento circular uniforme o acelerado.
"Cinemática". Autor: María Estela Raffino. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/cinematica/. Consultado: 03 de septiembre de 2019.
Lo primero que debes saber es ¿qué es una fuerza? Fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento. Para que exista una fuerza es necesaria la presencia de dos cuerpos que interactúen. Las fuerzas se representan mediante vectores que indican una dirección y un sentido, definido por una flecha en uno de sus extremos. Representación gráfica de una fuerza. Ahora bien. Sobre un cuerpo pueden actuar simultáneamente varias fuerzas, las cuales forman en conjunto lo que se denomina sistema de fuerzas. Dichas fuerzas pueden ser reemplazadas por una sola, llamada resultante , la cual tiene el mismo efecto que las fuerzas reemplazadas. Los sistemas de fuerzas se clasifican en: Sistemas de fuerzas colineales : las fuerzas actúan en una misma dirección. Pueden estar orientadas para el mismo sentido o en sentido opuesto. Para hallar la resultante cuando están en el mismo sentido, se suman, ya que se potencia el
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