MECÁNICA
Rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos ,esta a su vez se divide en :
●Cinemática: no
tiene en cuenta la fuerza ni la masa del
cuerpo que se mueve.
●Dinámica : si
tiene en cuenta la fuerza y la masa del cuerpo que se mueve.
●Estática: establece
las condiciones de equilibrio de los cuerpos.
CINEMÁTICA
Estudia
el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta la causa que
lo produce (fuerza), ni
la masa
del cuerpo que se mueve.
La cinemática nos determina a cada instante la
posición (distancia recorrida),velocidad y aceleración del
móvil en forma vectorial y escalar de un cuerpo.
A
todo cuerpo lo representa como un punto
material ó
punto masa.
En
cinemática, es importante tener en cuenta los siguientes conceptos
Posición: sitio
donde se encuentra un cuerpo en determinado momento.
Movimiento:
cambio
de posición de un cuerpo a medida que transcurre el tiempo. también decimos que
es el cambio de posición de un cuerpo con relación a un sistema de referencia.
NOTA:
El
movimiento y el reposo son relativos, no son absolutos
SISTEMAS DE REFERENCIA:
Sistema
coordenado (en una, dos ó tres
dimensiones) tal que se pueda determinar la posición de un cuerpo en un
instante cualquiera. así:
Eje x para
movimientos en una sola dimensión ó
rectilíneos(movimientos con un solo grado de libertad).
●Plano cartesiano para
movimientos en dos dimensiones(movimientos con dos grados de libertad).
●Coordenadas espaciales para
movimientos en tres dimensiones (movimientos con tres grados de libertad)
Trayectoria:
Línea
descrita por un cuerpo en su movimiento. según la trayectoria, el movimiento
puede ser :
●Rectilíneo: cuando
la trayectoria seguida por el cuerpo es una línea recta
●Curvilíneo :
cuando la trayectoria seguida es una línea curva.
El movimiento curvilíneo puede ser a su vez: circular, elíptico ó
parabólico
Distancia
y desplazamiento
Supongamos que un móvil hace un
recorrido entre los puntos A-B-C como lo indica la figura
Hallar
:
●distancia
total recorrida por el cuerpo
● Desplazamiento
del cuerpo, si β = 120º
Distancia total = med
AB + med
BC
Distancia total = 10m + 30m = 40 m
Distancia total = 40 m
Distancia total = 10m + 30m = 40 m
Distancia total = 40 m
El desplazamiento es el segmento dirigido (vector) que
une A con C así:
Distancia: medida
de la trayectoria recorrida por un cuerpo (magnitud escalar)
Desplazamiento : segmento
dirigido de recta que une dos posiciones diferentes de la trayectoria de un
cuerpo
Rapidez y velocidad
Para
analizar estos dos conceptos, supongamos que un móvil realiza un recorrido
entre los puntos A y B como lo indica la animación
Si
hallamos el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en cada
trayecto, obtenemos el valor de la rapidez media ,así:
En
el primer tramo tenemos
De
igual manera hallando la rapidez media en los tramos siguientes tenemos:
La rapidez es una magnitud de carácter escalar ( velocidad escalar).
Velocidad: se
define como la razón de cambio de la posición de un móvil con respecto al
tiempo así:
Nota: el
término velocidad,
lo utilizamos para hacer representar la medida (valor numérico y la unidad) y
la dirección con que se mueve un cuerpo
La velocidad
es una magnitud vectorial
El término rapidez,
lo utilizamos para referirnos solamente a la medida de la velocidad
EJERCICIO DE APLICACIÓN
Un
vehículo, para hacer un recorrido entre dos ciudades demora hora y media, los
primeros cuarenta minutos lo hace a una rapidez de 40 km/hr,
y el tiempo restante lo hace a una rapidez de 70 km/hr.
hallar
a.Distancia
que separa las ciudades
b.Rapidez
media durante el recorrido
Nota:
recuerde
las pildoritas para la resolución de problemas
SOLUCIÓN
Efectuando conversiones tenemos
40 min x 1hr/60min = 4/6 .hr
= 2/3.hr
50 min X 1hr/60min = 5/6.hr = 5/6.hr
En el primer tramo del recorrido
tenemos
Para el siguiente tramo tenemos
Despejamos X y reemplazo valores
X= 70km/hr.
5/6hr
X= 175/3 km =58,33km
X= 58,33km
La
suma de las dos distancias será la distancia que separa las dos ciudades
Xtotal
= 84,99 km ó
también
80/3 km+175/3 km = 255/3=85 Km
Para
hallar la rapidez media durante todo el recorrido tenemos
Distancia
total = 85 km
Tiempo total = 1,5 hr
V =56,66 km/hr
RESPUESTA:
el
móvil en 90 min recorrió una distancia de 85 km a
una rapidez de 56,66 km/hr
ACELERACIÓN
En
la mayoría de los movimientos, la velocidad de un móvil no permanece constante;
esta puede aumentar ó
disminuir ej.
Cuando estamos dentro de un ascensor y empieza a subir ó
se detiene súbitamente, experimentamos algo en el estómago. Esa sensación solo
se presenta cuando la velocidad aumenta o disminuye y no la sentimos en el
resto de trayecto, es decir cuando la velocidad permanece constante
Los cambios de la velocidad se describen
mediante la magnitud llamada aceleración
La aceleración (a) es
la razón de cambio de la velocidad con respecto al tiempo
sus unidades son
EJEMPLO
En la siguiente animación se muestran los valores de la
velocidad de un móvil para diferentes instantes de tiempo. Los registros de la
rapidez en cada uno de los tiempos indicados muestran que la velocidad aumenta
progresivamente
Calculemos los valores de la aceleración media del auto
para cada trayecto
Ejercicios:
1.Calcular
la aceleración media de un móvil que partiendo de la línea de salida,
experimenta un cambio en su velocidad a
72 km/hr en 10 seg
2.Un
auto viaja a una velocidad de 90 km / hr,
de repente el conductor ve un peligro y aplica el freno deteniéndose en 5 seg.
determinar la aceleración media del auto
