CAPÍTULO 5 / TEMA 1

Características del movimiento

Todo movimiento presenta características particulares que pueden ser definidas por las leyes que postuló Sir Isaac Newton. La cinemática es la rama de la ciencia que estudia este fenómeno físico observable en todo el universo. 

Todo ser vivo está en constante movimiento.

Las leyes de Newton

En 1687, el físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés Isaac Newton, publico su famosa obra Philosophiæ naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural), donde dio a conocer al mundo sus descubrimientos sobre mecánica y cálculo matemático. En este libro, que es considerado el más importante de la historia científica, Newton estableció las tres leyes que rigen los movimientos. Estas son: la ley de inercia, el principio fundamental de la dinámica y el principio de acciónreacción.

¿Sabías qué?
El primero en estudiar el movimiento fue Aristóteles, quien formuló la teoría de la caída de los cuerpos en la que postulaba que un cuerpo pesado cae más rápido que uno ligero.

Primera ley de Newton o ley de inercia

La primera ley de Newton o ley de inercia establece que: “todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”. Es decir, todo cuerpo permanece en reposo a menos de que se aplique una fuerza neta sobre él.

Cuando se habla de reposo se tiene en cuenta un sistema de referencia.

Segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica

La segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica señala que: “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”. Esto quiere decir que la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre él e inversamente proporcional a su masa.

La energía generada a través de los molinos de viento depende del movimiento del aire.

Tercera ley de Newton o principio de acción-reacción

La tercera ley de Newton o principio de acciónreacción establece que: “con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”. Esto quiere decir que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, este último ejercerá una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario a la primera.

Ver infografía

Sistema de referencia

Para describir un movimiento es preciso tener un sistema de referencia, es decir, unos ejes coordenados respecto a los cuales se pueda fijar la posición del móvil en cada instante.

Un sistema de referencia mide posición y otras magnitudes físicas de un sistema físico y de mecánica.

Un sistema de referencia puede ser fijo o móvil. Si queremos describir el movimiento de un pasajero que camina por el pasillo de un vagón de tren mientras éste avanza en línea recta a 100 km/h, puede ser útil tomar un eje de abscisas ligado al vagón y, respecto a ese eje, diríamos que el pasajero se mueve, por ejemplo, a 5 km/h; pero podría interesarnos más tomar un eje de abscisas ligado a la vía del tren, y respecto a ese sistema de referencia la velocidad del pasajero sería de 105 km/h.

De hecho, los ejes ligados a la vía tampoco son fijos, ya que la propia Tierra también se mueve. Así pues, en realidad todos los movimientos son relativos. Pero en los problemas de cinemática corrientes, cuando no se especifica otra cosa, se sobreentiende que el movimiento se ha referido  un sistema O(xyz) ligado a la Tierra y, por lo tanto, en reposo con respecto a ésta.

¿Sabías qué?
La trayectoria descrita por un objeto depende del sistema de referencia usado, que se elige de forma arbitraria por el observador y casi siempre el ojo del observador es el origen del sistema de coordenadas usado en el sistema de referencia.

Si describimos un movimiento respecto a dos sistemas de referencia distintos, la ecuación de la curva de la trayectoria será distinta y, si además se trata de dos sistemas de referencia que están en movimiento relativo uno respecto a otro, también la propia curva será en general distinta.

Respecto a un sistema de referencia, la posición del móvil en cada instante está fijada por su vector de posición, que es variable en función del tiempo.

Si expresamos ese vector mediante sus componentes, éstas también serán funciones del tiempo:

Para cada valor de t tendremos la posición del móvil en ese instante y la trayectoria es la curva que describe el extremo del vector:

Ejemplo: el vector desplazamiento desde el punto P 0 al punto P se puede expresar como la diferencia de dos vectores: el vector de posición de P y el vector de posición de P 0, esto es:

Existen dos tipos de sistemas de referencia: sistema de referencia inercial y sistema de referencia no inercial.

Sistema de referencia inercial

El sistema de referencia es inercial cuando se cumplen las leyes de movimiento establecidas por Newton. Es decir, cuando la variación del momento lineal del cuerpo o del objeto es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.

Sistema de referencia no inercial

El sistema de referencia es no inercial cuando no se cumplen las leyes de Newton. Esto quiere decir que la variación del momento lineal del cuerpo o del objeto no es proporcional a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.

Trayectoria y desplazamiento de un móvil

Se denomina trayectoria al camino recorrido por un móvil a lo largo del tiempo. Es decir, la trayectoria es el conjunto de las sucesivas posiciones ocupadas por el móvil. La medida de la longitud de esa trayectoria es lo que se denomina espacio. Así pues, el espacio es una magnitud escalar.

Es importante no confundir estos dos conceptos con el de desplazamiento. El desplazamiento de un móvil desde un punto P0 a un punto P1 es un vector que tiene su origen en el punto P0 y su extremo en el punto P1. El desplazamiento es independiente de la trayectoria: sólo depende de los puntos inicial y final.

Clasificación del movimiento

El movimiento se clasifica según trayectoria, rapidez y orientación.

Según la trayectoria, los movimientos son:

Movimiento rectilíneo: en el movimiento rectilíneo, la trayectoria del móvil es recta y la velocidad siempre lleva la misma dirección. Este se clasifica en:

  • Movimiento rectilíneo uniforme (MRU): trayectoria recta, velocidad constante y aceleración nula porque no hay cambio de velocidad.  Por ejemplo: ciclistas que avanzan en línea recta a velocidad constante. La aceleración es nula porque la velocidad no varía, siempre van a 20 km/h.
En el MRU el móvil se desplaza en un solo sentido, con trayectoria constante.
  • Movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV): trayectoria recta, velocidad variada y aceleración constante.

Debido a que la velocidad varía, por ejemplo de 20 km/h a 28 km/h, aparece otro concepto que se llama aceleración, que nos indica cuán rápido cambia la velocidad un móvil. Está relacionada con el cambio de velocidad y el tiempo empleado en realizar ese cambio.

Por ejemplo, la caída libre o el lanzamiento vertical.  En el caso de la caída libre, el movimiento es provocado por la atracción gravitatoria de la Tierra (9,8 m/s2). Por lo tanto, la velocidad del cuerpo en caída libre aumentará 9,8 m/s por cada segundo transcurrido.

El lanzamiento de paracaídas es un MRUV.

Movimiento curvilíneo: el movimiento curvilíneo se llama de esta manera ya que su trayectoria es una línea curva que puede  ser circular, parabólica, elíptica y ondulatoria.

  • Movimiento circular: en el movimiento circular la trayectoria siempre es una circunferencia, varía el desplazamiento y el sentido del móvil, repite su trayectoria al pasar por los mismos puntos. Un ejemplo de este movimiento lo observamos en las ruedas de una bicicleta en movimiento y en una piedra unida a una cuerda que gira, entre otros.
Aunque parezca simple, en el movimiento de un ciclista se pueden medir una gran cantidad de magnitudes.
  • Movimiento parabólico: en este tipo de movimiento la trayectoria siempre es una parábola, un arco con sentido variable, es decir, un arco en el que el móvil realiza su recorrido sin pasar por los mismos puntos. Un ejemplo del movimiento curvilíneo parabólico se observa en una chorro de agua que sale de un conducto.
El chorro de agua describe un movimiento curvilíneo parabólico.
  • Movimiento elíptico: este movimiento debe su nombre a que la trayectoria es una elipse, es decir, una curva cerrada y simétrica como la que se forma por la órbita de la Tierra alrededor el Sol. El desplazamiento y el sentido se mantienen constantes, el móvil pasa por los mismos puntos del recorrido.
El movimiento de la Tierra alrededor del Sol es elíptico y produce las estaciones del año.
  • Movimiento oscilatorio: este movimiento se da cuando la trayectoria, en este caso una curva, se repite pero varía el sentido sucesivamente, y es  constante en la dirección o desplazamiento del móvil. Un ejemplo de este movimiento se ve en el vaivén de un columpio, en donde el movimiento está impulsado por el peso del móvil.
Este movimiento de un columpio se produce en torno a un punto de equilibrio estable.
  • Movimiento ondulatorio: es aquel en donde una oscilación se propaga de un punto a otro, por lo que se transporta energía con trayectoria rectilínea, mientras que el desplazamiento y sentido permanecen hasta que la onda disminuye o presenta un obstáculo. El movimiento ondulatorio puede definirse también como un movimiento vibratorio por lo que puede darse en los diferentes estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Un ejemplo de este movimiento se da al caer una gota de agua en un espacio acuático en reposo.
En movimiento ondulatorio la energía se propaga sin transferencia de materia.

Según su rapidez, un movimiento puede ser:

Uniforme: sucede cuando el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales.

Variado: sucede cuando el móvil recorre distancias iguales en tiempos distintos.

Esto puede demostrarse al comparar el recorrido constante de las manecillas de un reloj al dar la vuelta completa siempre a los 60 minutos, y el recorrido irregular de los atletas de 100 metros planos en las Olimpíadas, en donde todos tienen récords de tiempo diferente a una misma distancia.

En el movimiento uniforme la velocidad es constante.

La rapidez o velocidad en el movimiento es una magnitud escalar que permite determinar mediante una comparación si un movimiento es rápido o lento con respecto a otro, por lo que dependerá de la distancia y el tiempo que el móvil tarda en realizar el recorrido. En el movimiento variado la velocidad no es constante mientras que en el uniforme sí lo es, por ello la trayectoria en éste último siempre será rectilínea mientras que en el variado será rectilínea y curvilínea.

La característica principal del movimiento variado es el cambio de la velocidad y dirección.

Según su orientación, un movimiento puede ser:

De traslación pura: la traslación es el movimiento en el cual se modifica la posición de un objeto en contraposición a la rotación. 

De rotación pura: es el cambio de orientación de un cuerpo sobre un eje de referencia, de manera que el eje permanece fijo y el objeto gira sobre sí mismo cuando pasa por su centro de gravedad.

¿Sabías qué?
La Tierra tarda 23 horas y 56 minutos en dar una vuelta completa sobre su propio eje.
RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Leyes y teorías astronómicas”

El siguiente artículo proporciona más información sobre los científicos y sus tratados sobre el movimiento.

VER

Artículo “Dinámica”

Este artículo profundiza la información sobre la dinámica y las leyes postuladas por Isaac Newton.

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CAPÍTULO 5 / REVISIÓN

MOVIMIENTOS| ¿qué aprendimos?

Características del movimiento

Para describir un movimiento, es preciso tener un sistema de referencia, es decir, unos ejes coordenados respecto a los cuales se pueda fijar la posición del móvil en cada instante. Este sistema puede ser fijo o móvil, y mide posición y otras magnitudes físicas de un sistema físico y de mecánica. Se denomina trayectoria al camino recorrido por un móvil a lo largo del tiempo, mientras que el desplazamiento de un móvil desde un punto P0 a un punto P1 es un vector que tiene su origen en el punto P0 y su extremo en el punto P1. Los movimientos se clasifican según su trayectoria, rapidez y orientación.

Todo ser vivo está en constante movimiento.

Rapidez, velocidad y aceleración

La rapidez, la velocidad y la aceleración son magnitudes cinemáticas con propiedades diferentes. La rapidez indica la cantidad de distancia que logra recorrer un móvil en un intervalo de tiempo. La velocidad proporciona la rapidez y agrega también la dirección y el sentido en el cual se desplaza el móvil. El análisis de la velocidad se divide en dos partes importantes: la velocidad media y velocidad instantánea. La velocidad constante es aquella donde el modulo y la dirección no cambian a través del tiempo y sólo aplica para el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).  La aceleración se define como el aumento de velocidad durante un intervalo de tiempo.

La rapidez es una magnitud escalar, la velocidad es una magnitud vectorial.

Tipos de movimientos

Se dice que un cuerpo está en movimiento cuando cambia de posición, pero depende de su trayectoria el tipo de movimiento que realice. El movimiento rectilíneo debe su nombre a que su trayectoria es una línea recta, y son constantes la trayectoria y la dirección. El movimiento rectilíneo uniforme (o simplemente movimiento uniforme) es el que tiene un móvil que se mueve en línea recta con velocidad constante. En el movimiento variado la velocidad no es constante, mientras que en el uniforme sí lo es, por ello la trayectoria en éste último siempre será rectilínea mientras que en el variado será rectilínea y curvilínea. En la caída libre el móvil cae de forma vertical desde cierta altura sin ningún obstáculo. El movimiento curvilíneo se llama de esta manera ya que su trayectoria es una línea curva, que puede ser circular, parabólica, elíptica y ondulatoria.

Los movimientos se diferencian de acuerdo a la trayectoria que el cuerpo haya tomado.

CAPÍTULO 5 / EJERCICIOS

movimientos

Características del movimiento

1. Investiga sobre la frase “El movimiento es relativo” y explica lo que significa con tus propias palabras.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Escribe el  nombre del término al que corresponde cada definición.

  • ______________________________: punto o posición desde donde comienza el movimiento.
  • ______________________________: representación gráfica del movimiento.
  • ______________________________: eje de las coordenadas representado con la letra Y.
  • ______________________________: eje de las abcisas representado con la letra X.

rapidez, velocidad y aceleración

1. En las siguientes oraciones, responde con una V si es verdadero o F si es falso. En caso de ser falso, justifica la respuesta.

  • Cuando decimos que un vehículo viaja a 100 km/h nos referimos a su trayectoria.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

  • La velocidad incluye la rapidez y la dirección de un móvil.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

  • La medida de la velocidad se conoce como vectorial, ya que dispone de un valor escalar y una dirección.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

  • En la velocidad media, la dirección y el sentido son diferentes.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

2. Realiza con tus propias palabras una definición para cada una las siguientes opciones y explica de qué manera se puede graficar.

  • Velocidad instantánea: _______________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________.

  • Aceleración: _______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________.

3. Resuelve los siguientes ejercicios:

  • Un automóvil tiene una velocidad inicial de 30 m/s y 10 segundos más tarde alcanza una velocidad final de 60 m/s ¿Cuál es su aceleración?

Solución:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Una pelota rueda hacia la derecha en línea recta y recorre una distancia de 15 m en 10 s. Calcular la rapidez.

Solución:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

tipos de movimientos

1. Completa las siguientes oraciones:

  • En el movimiento rectilíneo el móvil se desplaza en un solo sentido, con _____________ y _____________ constante, y no pasa por los mismos puntos del recorrido.
  • Todos los cuerpos en caída libre tienen un movimiento _____________.
  • En el _________________________ la velocidad en la que se mueve el vector es invariable en módulo, dirección y sentido.
  • Al movimiento en el que el móvil cae en forma vertical desde cierta altura y sin obstáculos se lo llama ____________________.

2. Describe con un ejemplo los diferentes tipos de movimientos y dibuja su trayectoria.

  • Movimiento rectilíneo uniforme

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

  • Movimiento rectilíneo uniformemente variado

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

  • Caída libre

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

  • Movimiento parabólico

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

  • Movimiento circular

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

  • Movimiento ondulatorio

Ejemplo: ___________________________________________________________________________________.

Trayectoria:

 

 

CAPÍTULO 1 / TEMA 3

MOVIMIENTO

SI MIRAMOS A NUESTRO ALREDEDOR NOS DAMOS CUENTA DE QUE MUCHAS COSAS SE MUEVEN: LOS AUTOS EN LAS CALLES, LOS NIÑOS QUE CORREN EN EL PARQUE, LAS HOJAS DE LOS ÁRBOLES Y LAS AVES QUE VUELAN DE UN ÁRBOL A OTRO. CUANDO ALGO CAMBIA DE POSICIÓN SE DICE QUE ESTÁ EN MOVIMIENTO, Y ESE MOVIMIENTO LO VEMOS DESDE DONDE NOS ENCONTRAMOS, ESE PUNTO DESDE EL QUE VEMOS SE LLAMA “SISTEMA DE REFERENCIA”. 

¿CÓMO PERCIBIMOS EL MOVIMIENTO?

PARA PODER DECIR SI ALGO SE MUEVE O ESTÁ QUIETO NECESITAMOS TENER UN PUNTO O UN SISTEMA DE REFERENCIA. PARA EXPLICARLO MEJOR, VEAMOS EL SIGUIENTE EJEMPLO:

¡VIAJE EN TREN!

CUANDO UN TREN VA EN MOVIMIENTO, PODEMOS VER COMO SE MUEVE PORQUE LAS VÍAS, EL PAISAJE Y LO QUE LO RODEA ESTÁ QUIETO A SU LADO.

LOS PASAJEROS QUE ESTÁN DENTRO SE MUEVEN JUNTO CON ÉL.

PERO SI EN VEZ DE ESTAR ABAJO ESTAMOS DENTRO DEL TREN, NOTAREMOS QUE LOS PASAJEROS ESTÁN QUIETOS, ENTONCES NOS HACEMOS LA PREGUNTA ¿SE MUEVEN O NO SE MUEVEN LOS PASAJEROS? LA RESPUESTA ES SÍ O NO, DEPENDE DE DÓNDE ESTEMOS PARADOS.

AL LUGAR DESDE DONDE OBSERVAMOS LOS CUERPOS MOVERSE LO LLAMAMOS SISTEMA DE REFERENCIA.

EL MOVIMIENTO ES TODO CAMBIO DE POSICIÓN AL TENER EN CUENTA UN SISTEMA DE REFERENCIA.
REPOSO

CUANDO UN OBJETO ESTÁ QUIETO, ES DECIR, QUE NO TIENE UN MOVIMIENTO APARENTE SE DICE QUE ESTÁ EN REPOSO.

TIPOS DE MOVIMIENTO

NINGÚN MOVIMIENTO ES IGUAL A OTRO, Y PARA PODER ESTUDIAR CADA UNO DE ELLOS ES NECESARIO CONOCER SU TRAYECTORIA.

PERO ¿QUÉ ES LA TRAYECTORIA? LA TRAYECTORIA NO ES MÁS QUE EL RECORRIDO QUE HACE UN CUERPO DE UN PUNTO A OTRO.

TODOS LOS CUERPOS QUE SE MUEVEN SE LLAMAN MÓVILES.

LA TRAYECTORIA PUEDE SER:

  • CERRADA: CUANDO EL MÓVIL PASA SIEMPRE POR LOS MISMOS PUNTOS. POR EJEMPLO EN UNA CARRERA TODOS CORREN EN LA MISMA PISTA, Y DAN VUELTAS UNA Y OTRA VEZ.
UN BUEN EJEMPLO DE TRAYECTORIA CERRADA ES EL RECORRIDO QUE HACEN LOS ATLETAS EN LA PISTA DE CARRERAS.
  • ABIERTA: CUANDO EL MÓVIL RECORRE VARIAS PUNTOS Y NUNCA VUELVE AL MISMO SITIO. POR EJEMPLO, UN AVIÓN VUELA Y HACE UNA VEZ UN RECORRIDO, NO PASA POR EL MISMO LUGAR NI DA LA VUELTA.
EL RECORRIDO QUE HACEN LOS AVIONES PARA DESPEGAR O ATERRIZAR ES UN EJEMPLO DE TRAYECTORIA ABIERTA.
  • ALEATORIA:CUANDO LOS MOVIMIENTOS SE REALIZAN DE FORMA DESORDENADA. EN ESTE CASO NO SE PUEDE SABER HACIA DÓNDE VA EL CUERPO QUE SE MUEVE. ESTO PODEMOS VERLO CUANDO SE NOS ESCAPA UN GLOBO, POR MUCHO QUE QUERAMOS PERSEGUIRLO, EL VIENTO LO LLEVA DE MANERA DESORDENADA.
LA TRAYECTORIA DE LOS GLOBOS CUANDO LOS SOLTAMOS AL AIRE ES ALEATORIA.
¿Sabías qué?
AUNQUE NO LO VEAMOS, NUESTRO PLANETA SE ENCUENTRA EN CONSTANTE MOVIMIENTO.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO

ES EL RECORRIDO DE UN MÓVIL EN LÍNEA RECTA. ESTE TIPO DE MOVIMIENTO PUEDE SER HORIZONTAL, COMO SUCEDE EN LAS VÍAS DE UN TREN, O VERTICAL COMO CUANDO CAE LA FRUTA DE UN ÁRBOL.

MOVIMIENTO CURVILÍNEO

ES EL RECORRIDO DE UN MÓVIL EN UNA LÍNEA CURVA. POR EJEMPLO CUANDO UN NIÑO VA EN SU BICICLETA Y DOBLA EN LA ESQUINA DEL PARQUE.

¡a PRACTICAR!

1. EL MOVIMIENTO QUE ESTÁ REALIZANDO ESTE COHETE ¿ES RECTO O CURVO?

2. ¡RELACIONA LOS ELEMENTOS! TRAZA UNA LÍNEA DESDE LA COLUMNA A HASTA LA RESPUESTA CORRECTA EN LA COLUMNA B.

 

A B
MOVIMIENTO RECTILÍNEO AUTOS EN UNA PISTA DE CARRERAS
TRAYECTORIA ALEATORIA UNA HORMIGA QUE CAMINA ALREDEDOR DE UNA BOTELLA
MOVIMIENTO CURVILÍNEO UN VASO QUE SE CAE DESDE ARRIBA DE LA MESA
TRAYECTORIA CERRADA HOJAS QUE CAEN DE LOS ÁRBOLES

 

 

3. ESCRIBE EN CADA CARTEL 1 PALABRA RELACIONADA CON ESTE TEMA.

RECURSOS PARA DOCENTES

Infografía “Movimientos y tipos de movimientos”

Explicación ilustrada sobre el movimiento y los diferentes tipos de movimientos que se realizan en la vida cotidiana.

VER

Video “Los movimientos de la Tierra”

Recurso audiovisual que explica que nuestro planeta se encuentra en constante movimiento, así como también los diferentes movimientos que realiza.

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Conceptos fundamentales de cinemática: trayectoria, espacio y desplazamiento 

Trayectoria y desplazamiento

Se denomina trayectoria al camino recorrido por un móvil a lo largo del tiempo. Es decir, la trayectoria es el conjunto de las sucesivas posiciones ocupadas por el móvil. La medida de la longitud de esa trayectoria es lo que se denomina espacio. Así pues, el espacio es una magnitud escalar.

Es importante no confundir estos dos conceptos con el de desplazamiento. El desplazamiento de un móvil desde un punto P0 a un punto P1 es un vector que tiene su origen en el punto P0 y su extremo en el punto P1. El desplazamiento es independiente de la trayectoria: sólo depende del punto inicial y final.

Ejemplo

En relación a la trayectoria, un movimiento puede ser rectilíneo, si su trayectoria es una línea recta, o curvilíneo, si es una curva. Entre los movimientos curvilíneos, tiene especial interés el movimiento circular, en el que el móvil se mueve describiendo una circunferencia.

Sistemas de referencia

Para describir un movimiento es preciso tener un sistema de referencia, es decir, unos ejes coordenados respecto a los cuales se pueda fijar la posición del móvil en cada instante.

Siempre se puede elegir el sistema de referencia a voluntad, de manera que lo escogeremos en función de las características del problema. Por ejemplo, para describir un movimiento rectilíneo lo más cómodo es hacerlo respecto a un eje que coincida con la dirección de ese movimiento, y para describir un movimiento circular lo más cómodo es tomar unos ejes que se corten en el centro de la circunferencia que recorre el móvil.

Un sistema de referencia puede ser fijo o móvil. Si queremos describir el movimiento de un pasajero que camina por el pasillo de un vagón de tren mientras éste avanza en línea recta a 100 km/h, puede ser útil tomar un eje de abscisas ligado al vagón y, respecto a ese eje, diríamos que el pasajero se mueve, por ejemplo, a 5 km/h; pero podría interesarnos más tomar un eje de abscisas ligado a la vía del tren, y respecto a ese sistema de referencia la velocidad del pasajero sería de 105 km/h. De hecho, los ejes ligados a la vía tampoco son fijos, ya que la propia Tierra también se mueve. Así pues, en realidad todos los movimientos son relativos. Pero en los problemas de cinemática corrientes, cuando no se especifica otra cosa, se sobreentiende que el movimiento se ha referido a un sistema O(xyz) ligado a la Tierra y, por lo tanto, en reposo con respecto a ésta.

Si describimos un movimiento respecto a dos sistemas de referencia distintos, la ecuación de la curva de la trayectoria será distinta y, si además se trata de dos sistemas de referencia que están en movimiento relativo uno respecto a otro, también la propia curva será en general distinta.

Respecto a un sistema de referencia, la posición del móvil en cada instante está fijada por su vector de posición, que es variable en función del tiempo. 

Si expresamos ese vector mediante sus componentes, éstas también serán funciones del tiempo:

Para cada valor de t tendremos la posición del móvil en ese instante y la trayectoria es la curva que describe el extremo del vector

Ejemplo

El vector desplazamiento desde el punto P 0 al punto P se puede expresar como la diferencia de dos vectores: el vector de posición de P y el vector de posición de P 0, esto es, como

Conceptos fundamentales de cinemática: componentes de la aceleración 

En un movimiento curvilíneo, el vector velocidad está situado sobre la recta tangente a la trayectoria en el punto considerado. En general, es imposible hacer una afirmación de la misma sencillez sobre la dirección del vector aceleración, pero si éste se descompone según dos ejes, uno tangente a la trayectoria y otro normal a éste (componentes intrínsecas de la aceleración) es fácil comprender la variación que la aceleración impone a la velocidad.

Ejemplo

La utilidad de esta descomposición estriba en que, en el caso general, en un movimiento curvilíneo, la aceleración tiene dos efectos:

  1. Cambia el módulo del vector velocidad
  2. Curva la trayectoria o, lo que es lo mismo, cambia la dirección del vector velocidad.

La primera de estas dos acciones se debe a la aceleración tangencial at, que es la componente de la aceleración sobre la recta tangente a la trayectoria en el punto considerado. Esta aceleración, por tener la misma línea de acción que la velocidad, no afecta a la dirección de ésta, sino sólo a su módulo. La segunda acción de la aceleración se debe a la aceleración normal a, que, por ser perpendicular a la dirección del vector velocidad, no afecta a su módulo, pero sí a su dirección.

Mediante métodos propios de la geometría diferencial es posible hallar fórmulas que dan los módulos de at, y apara un movimiento según una trayectoria cualquiera. Dichas fórmulas son:

Cuando 

Donde ρ es el radio de curvatura de la trayectoria en el punto considerado.

Conceptos fundamentales de cinemática: movimiento uniforme

Sólo existe un movimiento en el que el vector velocidad es invariable en módulo, dirección y sentido: el movimiento rectilíneo uniforme (o simplemente movimiento uniforme), que es el que tiene un móvil que se mueve en línea recta con velocidad constante.

Si tenemos dos puntos, P0 y P, de la trayectoria que recorre un móvil con movimiento uniforme y tomamos esa recta como eje x, esos puntos quedarán fijados con una única coordenada: su abscisa. Los vectores

 serán:

y la velocidad media entre P0 y P será:

Como la velocidad instantánea es constante, podemos escribir:

Si empezáramos a medir los tiempos cuando el móvil se halla en el punto P0, sería t0 = 0, y por lo tanto, x = x0 + v·t. Y si además tomásemos el origen de abscisas en el punto P0, se reduciría a x = v·t.

Caída libre

Es el movimiento que posee un cuerpo que únicamente se encuentra sometido a la acción de la fuerza de la gravedad.

Fuerza de la gravedad

Resultante de la atracción gravitatoria y de la fuerza centrífuga debida a la rotación de la Tierra.

Instante inicial de un movimiento

Instante en el que empieza a contarse el tiempo en la descripción de un movimiento, es decir, instante en el cual es t = 0. Asimismo, se denomina velocidad inicial a la velocidad que tiene el móvil en ese instante y aceleración inicial a su aceleración en ese mismo instante.