Cinemática: Movimiento y Gráficas

El Movimiento y sus Conceptos Fundamentales

El movimiento es un cambio de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo respecto a un sistema de referencia que se considera fijo. Para definirlo, es crucial elegir un punto o cuerpo que se considere inmóvil, conocido como sistema de referencia. El cuerpo que se desplaza se denomina móvil. La cinemática es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo provocan.

La percepción del movimiento es relativa al sistema de referencia. Por ejemplo, un pasajero en un tren está en movimiento para alguien en el andén, pero en reposo para otro pasajero dentro del mismo tren.

Conceptos Clave del Movimiento

• Posición (): El punto exacto donde se encuentra el móvil en un instante dado. La posición inicial y final definen el comienzo y el fin de la trayectoria.

• Trayectoria: El camino que describe el móvil durante su desplazamiento.

• Desplazamiento: La longitud de la línea recta que une la posición inicial y la final. Coincide con la trayectoria solo si el movimiento es rectilíneo y sin cambios de sentido.

• Espacio recorrido (): La longitud total de la trayectoria.

Tipos de Movimientos

Los movimientos se clasifican según la forma de su trayectoria:

• Movimiento rectilíneo: Si la trayectoria es una línea recta.

  • Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): La velocidad se mantiene constante.

  • Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV): La velocidad cambia a lo largo del movimiento.

• Movimiento curvilíneo: Si la trayectoria es una curva.

Velocidad y Aceleración

Velocidad

La velocidad () es una magnitud física que indica la rapidez con la que un cuerpo se mueve, es decir, el espacio que recorre dividido por el tiempo que tarda en hacerlo. Su fórmula es .

• La unidad de velocidad en el Sistema Internacional (SI) es el metro por segundo ().

• En la práctica, también se utiliza el kilómetro por hora ().

La velocidad instantánea es la velocidad que tiene un móvil en un momento muy concreto, ya que la velocidad puede variar durante el recorrido (por ejemplo, al acelerar o frenar).

Conversión de Unidades de Velocidad

• De a : Con factores de conversión

• De a : Con factores de conversión

Aceleración

La aceleración () es la magnitud que describe los cambios en la velocidad de un móvil en un intervalo de tiempo. Indica cuán rápido cambia la velocidad. Su fórmula es .

• La unidad de aceleración en el SI es el metro por segundo al cuadrado ().

Representaciones Gráficas del Movimiento

Las gráficas son herramientas visuales esenciales para entender el movimiento. Indican la posición o velocidad de un móvil en función del tiempo.

Gráficas Posición-Tiempo (s-t)

Representan la posición () del móvil en cada instante (). Es fundamental etiquetar los ejes con la magnitud y sus unidades correspondientes.

• Línea horizontal: El móvil está en reposo, su posición no cambia con el tiempo.

• Línea recta ascendente: La posición aumenta uniformemente con el tiempo, indicando un MRU de alejamiento del origen. La pendiente representa la velocidad.

• Línea recta descendente: La posición disminuye uniformemente con el tiempo, indicando un MRU de acercamiento al origen.

Gráficas Velocidad-Tiempo (v-t)

Muestran la velocidad () del móvil en cada instante ().

• Línea horizontal: La velocidad no varía con el tiempo, característico de un MRU.

• Línea recta con pendiente: La velocidad cambia uniformemente con el tiempo, indicando un MRUV.

  • Pendiente positiva: La velocidad aumenta (aceleración).

  • Pendiente negativa: La velocidad disminuye (frenado o desaceleración).