El movimiento mecánico

Nos movemos, vamos de un lugar para otro y, a veces, también desplazamos objetos. La vida a diario nos lleva a movernos, de la casa a la escuela, del trabajo al banco, del cine a un restaurante, etc. Veamos cómo explica la física estos tipos de movimientos.

En física clásica movimiento mecánico es el fenómeno físico que se define como todo cambio de posición en el espacio que experimentan los cuerpos de un sistema con respecto a ellos mismos o a otro cuerpo que se toma como referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria. La descripción y estudio del movimiento de un cuerpo exige determinar su posición en el espacio en función del tiempo. Para ello es necesario un sistema de referencia o referencial.

Bien, ya explicamos el concepto de movimiento mecánico y los aspectos que se estudian del mismo. Ahora vamos a identificarlos uno a uno.

Dijimos que el movimiento se estudia en función de un sistema de referencia; es decir, de un sistema que permita determinar la posición en el espacio (metros) y en el tiempo (segundos). De este modo podremos establecer, dónde empieza el movimiento, por qué lugares pasa y en qué punto se detiene.

Gráfico de dos dimensiones espaciales.

Un sistema de referencia está formado por ejes de coordenadas y por un punto tomado como posición de origen.
Por ejemplo:

Teniendo en cuenta el sistema de referencia, un objeto, por ejemplo un auto, se mueve cuando cambia su posición inicial a medida que pasa el tiempo. Continuando con el ejemplo, supongamos que el auto recorre 800 metros. En este punto podemos analizar su desplazamiento y la trayectoria. Ambos conceptos son diferentes.

La trayectoria es el camino o curva que recorre el auto, en cambio el desplazamiento es el vector que va del punto inicial al final de una trayectoria. Hay que tener en cuenta que si el auto se desplaza en línea recta, entonces la trayectoria y el desplazamiento coincidirán.

Tipos de movimientos

A continuación vamos a detallar una serie de movimientos, en primer lugar vamos a tener en cuenta el tipo de trayectoria que describen; es decir, si es recta (rectilínea) o curva (curvilínea).

Con respecto a las trayectorias curvilíneas podemos citar los siguientes movimientos: elípticos, circulares y parabólicos.

Movimiento rectilíneo uniforme (MRU)

Trayectoria: recta.
Velocidad: constante.
Aceleración: nula porque no hay cambio de velocidad.

Por ejemplo: ciclistas que avanzan en un línea recta a velocidad contante. La aceleración es nula porque la velocidad no varía. Siempre van a 20 km/h.

El tren bala cuando se mueve a su velocidad crucero (constante) es un ejemplo de MRU.

Movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV)

Trayectoria: recta.
Velocidad: variada.
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. Esta última nos dice cuán rápida cambia la velocidad un móvil. Está relacionada con el cambio de velocidad y el tiempo empleado en realizar ese cambio.

Por ejemplo: Podemos mencionar dos ejemplos clásicos, caída libre o 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 tanto la velocidad del cuerpo en caída libre aumentará 9,8 m/s por cada segundo transcurrido.

Tiro vertical, ejemplo de MRUV.

En relación al lanzamiento vertical, la atracción gravitatoria actuará del mismo modo que en la caída libre. Por lo tanto si lanzamos una pelota hacia arriba, la velocidad del cuerpo irá disminuyendo gradualmente con una aceleración constante de 9,8 m/s2. Este movimiento es simétrico porque la pelota llegará a una altura máxima en un tiempo determinado y luego bajará a la posición inicial en el mismo tiempo que tardó en ascender, siempre y cuando no se tenga en cuenta el roce con el aire y otros factores ambientales.

Movimiento circular uniforme

Trayectoria: circunferencia.
Velocidad: constante.
Aceleración: constante.

Leyes de Newton

Para los fenómenos de la vida diaria, las tres leyes del movimiento de Newton constituyen la piedra angular de la dinámica (el estudio de las causas del cambio en el movimiento).

Primera ley: 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 externas impresas sobre él.

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas externas cuyo resultante no sea nulo sobre él.

Segunda ley: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea de acción a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza neta. La fuerza modificará el estado de movimiento, cambiará la velocidad en módulo o dirección.

Tercera ley: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual magnitud y sentido contrario: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales en magnitud y dirigidas en sentido opuesto.

Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, y producen en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley.

Dinámica

Existe una rama de la física que se encarga de estudiar y analizar el movimiento en relación con las causas que lo originan, la dinámica. Los conocimientos en este campo han permitido realizar diversos descubrimientos como la descripción del movimiento de los planetas.

La dinámica se enfoca en estudiar y describir la evolución a través del tiempo de un sistema físico (un conjunto de objetos ordenados que obedecen ciertas leyes y que en cuyas partes se evidencia una conexión de tipo causal). Para estudiar las alteraciones que se producen en este tipo de sistemas, la dinámica emplea ecuaciones de movimiento.

Las leyes de Newton

El primer estudioso en formular leyes fundamentales en el campo de la dinámica fue Isaac Newton. Su aporte fue tan importante que hasta la fecha sus leyes representan las bases para la mayoría de problemas que involucran cuerpos en movimiento.

Isaac Newton fue un físico británico que nació el 4 de enero de 1643 en el condado de Lincolnshire en Inglaterra.

Primera ley: Ley de la inercia

Establece que un cuerpo permanecerá en estado de reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a no ser que se vea sujeto a cambiar su condición por una o varias fuerzas externas.

Segunda ley: Principio fundamental de la dinámica

Plantea que el cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre el cuerpo y en su misma dirección. Es decir, la aceleración a la cual se encuentra sometido un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada e inversamente proporcional a su masa.

Las leyes de Newton revolucionaron los conceptos básicos de la física y ampliaron los conocimientos relacionados con los movimientos de los cuerpos en el universo.

Tercera ley: Principio de acción-reacción

Esta ley propone que con toda acción siempre se produce una reacción igual y en sentido opuesto, es decir, cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste último imprime sobre el primero una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario.

Diferencia entre cinemática y dinámica

Tanto la cinemática como la dinámica son ramas de la mecánica clásica que se dedican al estudio del movimiento de los cuerpos, sin embargo; son muy diferentes. La cinemática se enfoca a estudiar los cuerpos en movimiento sin considerar las causas que originan el movimiento y se limita únicamente a la trayectoria que se describen respecto al tiempo. Por otra parte, la dinámica se concentra en las causas que originan el movimiento de los cuerpos y los cambios que se producen en el estado de movimiento de dichos cuerpos.

En resumen, la cinemática responde a la incógnita: ¿cómo se mueven los cuerpos?, mientras que la dinámica se enfoca en responder ¿por qué se mueven los cuerpos?

Problemas de dinámica

Los problemas de dinámica son diversos al igual que las aplicaciones de las leyes de Newton. En este artículo nos enfocaremos en problemas en los cuales se aplica la segunda ley de Newton. Dicha ley puede expresarse en términos de ecuación de la siguiente forma:

Dónde:

F: fuerza

m: masa

a: aceleración

La expresión anteriormente planteada es válida únicamente para cuerpos en los que su masa es constante.

En los casos en los que la masa no es constante como sucede con los cohetes que queman combustible a lo largo del trayecto, la ecuación F = m.a no es válida.
El Newton

La unidad de fuerza empleada en el sistema internacional de unidades es el Newton y se representa con el símbolo N. De esta manera 1 N se define como la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo que tenga una masa de 1 kg para desplazarlo a una aceleración de 1 m/s².

Lo anteriormente expuesto quiere decir que 1 N puede expresarse en unidades fundamentales como:

Es importante que al resolver problemas de este tipo las unidades sean equivalentes para que el sistema sea homogéneo, de lo contrario, se deberán transformar las unidades para que así lo sean.
  1. Calcular la masa de un cuerpo que al recibir una fuerza de 80 N adquiere una aceleración de 10 m/s².

Datos:

F = 80 N

a= 10 m/s².

Solución:

Debido a que en el problema piden determinar la masa, se despeja esta variable de la ecuación de fuerza:

Se sustituyen los datos en la ecuación despejada:

La masa del cuerpo es de 8 kilogramos.

  1. Se aplica una fuerza de 82 N a un cuerpo de 15.000 g. Calcular la aceleración que adquiere el cuerpo:

Datos:

F = 82 N

m = 15.000 g

Solución:

Lo primero es transformar la masa a kilogramo (recordemos que el kilogramo forma parte de las unidades que conforman a la unidad de fuerza Newton).

Para la transformación se sabe que 1 kg contiene 1.000 g:

Debido a que en el problema nos solicitan la aceleración despejamos dicha variable de la ecuación:

Se reemplazan los datos en la ecuación despejada:

De manera que la aceleración que adquiere el cuerpo es de 5,46 m/s².

  1. Calcular la fuerza que debe ser ejercida en un cuerpo de 14,2 kg para que adquiera una aceleración de 12 m/s².

Datos:

m = 14,2 kg

a = 12 m/s²

Solución:

Se sustituyen los valores en la ecuación de fuerza:

Para que un cuerpo de 14,2 kg de masa pueda adquirir una aceleración de 12 m/s² se debe aplicar una fuerza de 170,4 N.

Los cuerpos no pueden ejercer una fuerza sobre sí mismos, siempre hay otros agentes que los mueven.

Tragicomedia

Podemos decir sólo por el nombre de que una tragicomedia es una obra dramática que contiene elementos trágicos y cómicos, pero ¿cómo se combinan estos elementos para crear algo totalmente distinto de la tragedia o la comedia?

La tragicomedia tiende a dividirse en dos categorías principales: aquellas historias en las que una serie potencialmente trágica de acontecimientos se resuelve felizmente y aquellas en las que la comedia tiene matices oscuros o amargos.

La tragicomedia puede ser una tragedia con un final feliz, o puede ser una tragedia con suficiente alivio cómico.
La tragicomedia puede ser una tragedia con un final feliz, o puede ser una tragedia con suficiente alivio cómico.

Breve historia

El término apareció por primera vez alrededor del siglo III a. C. cuando el comediante romano Plauto usó la palabra tragicomedia para referirse a su obra Amphitruo.

En España, la novela de diálogo de Fernando de Rojas La Celestina en 1499 fue subtitulada como la tragicomedia de Calisto y Melibea, mientras que en la Italia del siglo XVI se aplicó el término a varias obras de Giovanni Giraldi.

Varias de las obras de Shakespeare, especialmente El mercader de Venecia, Medida por medida, Troilo y Cressida y Cymbeline, se describen regularmente como tragicomedias. Muchas obras pastorales de los siglos XVI y XVII son fundamentalmente tragicomedias románticas. La primera tragicomedia francesa, Bradamante de Robert Garnier, fue publicada en 1582. Alexandre Hardy desarrolló el género a principios del siglo XVII e influenció a sus compatriotas Molière y Corneille, cuyo Le Cid ha sido llamada “la tragicomedia perfecta”.


Una tragicomedia es una obra que no es ni una comedia ni una tragedia, aunque tiene las características de ambas.

Características

Para tener una mejor comprensión de cómo funciona la tragicomedia, lo primero que se deben conocer son las características de la comedia y la tragedia.

Comedia

Históricamente, el drama cómico tiende a finalizar con un matrimonio o un nacimiento. De cualquier manera, hay algunos aspectos románticos o eróticos presentes.

Gran parte de la comedia de la antigua Grecia es lo que se conoce como comedia de errores, que por lo general utiliza dispositivos como la identidad equivocada y palabrotas para efecto cómico.

Las comedias suelen ser ricas en juegos de palabras.

Tragedia

Normalmente hay al menos una muerte (real o metafórica) y con frecuencia hay tragedias en las que uno o más personajes están muertos al final.

Los errores son una gran parte de la tragedia también. La mayoría de los errores trágicos son el resultado de algún vicio humano, como el orgullo, la ira o la irreverencia de la autoridad divina.

Muchas consecuencias trágicas no sólo son irreversibles, sino también aplicables a las generaciones futuras, es decir, mediante tratados fallidos, campañas militares, etc.

Cualquiera de las características de estos géneros se puede combinar para formar una tragicomedia.
Cualquiera de las características de estos géneros se puede combinar para formar una tragicomedia.

Ejemplo de tragicomedia

Un ejemplo popular para describir la tragicomedia es El mercader de Venecia.

Ésta tiene una estructura cómica basada en la persecución de los pretendientes de Porcia y uno de los personajes centrales, Shylock, le da el toque trágico que deja al lector con una particular inquietud.

La sensación al final de la obra no es ni de alegría ni de infortunio. La obra tiene una estructura evidentemente cómica, pero también hay una poderosa historia trágica. Por lo tanto, puede llamarse tragicomedia.

Finalidad de la tragicomedia

El propósito principal de la tragicomedia es describir la naturaleza dual de la realidad, donde el entrelazamiento de ambos aspectos proporciona una visión cómica y trágica de la vida.

La tragicomedia se utiliza principalmente en los dramas y el teatro. Dado que las obras trágicas se centran exclusivamente en los protagonistas y las obras de comedia carecen de foco y preocupación, se crea la tragicomedia como un tipo de juego donde se desarrolla un modo de vida a través del absurdo y la seriedad.

Primera ley de la tragicomedia

Esta ley describe que en cualquier obra que tenga drama y comedia, el drama aumenta proporcionalmente con el nivel de tensión en la historia, mientras que en la comedia funciona de manera contraria.

Principios y leyes paleontólogos

Se trata de enunciados que han de tenerse en cuenta a la hora de realizar estudios paleontológicos. No son conceptos basados en una teoría o una hipótesis sino en una realidad que ha ido revelando poco a poco el estudio práctico de los fósiles.

Todos estos principios y leyes siempre se cumplen.

Cuvier anunció los primeros principios que dieron forma a la paleontología actual; algo más tarde Darwin y Wallace añadieron otros nuevos, pero fue a mediados del s. XVIII cuando el suizo Pictet estableció de una manera definitiva estos enunciados tal como los conocemos hoy.

Principio del actualismo

El actualismo paleontológico establece que los organismos fósiles se regían por las mismas leyes biológicas que los seres vivos actuales. Las leyes físicas y químicas no han cambiado a lo largo del tiempo. Así, por ejemplo, el proceso fotosintético era el mismo entre las plantas del Devónico que entre las actuales, o si se encuentra un hueso fosilizado se podrá deducir que correspondía a un animal y no a una planta.

Fósil de un pez.

Principio de la anatomía comparada

Los estudios de anatomía comparada en los animales y vegetales actuales permiten establecer diferencias y analogías entre ellos o entre sus partes constituyentes. De igual manera, estos estudios son aplicables a sus antecesores fósiles. Por ejemplo, si encontramos dos conchas fosilizadas, estudiando sus similitudes o sus diferencias podremos llegar a deducir si pertenecían o no a una misma especie.

Principio de la correlación orgánica

Existe una relación constante entre los diversos órganos, piezas y estructuras que forman un ser vivo. A partir de un único elemento de ese organismo es posible deducir el orden y la disposición de los restantes. Por ejemplo, estudiando los huesos de una pata de dinosaurio ha sido posible reconstruir el aspecto que tenía el animal cuando estaba vivo y entero.

¿Lo sabías? Con un solo fósil de un animal se puede reconstruir todo su aspecto.

Principio de cronología relativa

El orden de superposición de los estratos corresponde al orden cronológico en que se depositaron, los más antiguos debajo de los más modernos. No obstante, hay que tener cuidado con esto, pues hay estratos que han invertido su posición, estando los más modernos por debajo de los antiguos.

Primera Ley

La duración de las especies de las épocas geológicas ha sido limitada. Esto quiere decir que todas las especies han aparecido en algún momento, han perdurado durante un cierto tiempo y después se han extinguido. No obstante, hay algunas especies muy antiguas que mantienen características arcaicas y que todavía no se han extinguido: son los llamados fósiles vivientes.

Segunda Ley

Las diferencias existentes entre las faunas fósiles y los animales actuales son tanto más acusadas cuanto más antiguas sean. Así, un fósil de hace 1 000 millones de años se diferencia de una especie actual mucho más que otro de hace sólo 300 millones de años.

Tercera Ley

Los animales de faunas más recientes tienen formas más variadas que las de las faunas antiguas. Dicho de otro modo, a partir de una especie antigua han podido surgir dos o más especies actuales.

Alexandr Oparín fue un bioquímico ruso, pionero en el desarrollo de las teorías sobre el origen de la vida en la Tierra.

Cuarta Ley

Los animales más perfectos, de organización más compleja, son relativamente más recientes. En este enunciado hay que tener en cuenta que en el curso de la evolución muchas estructuras se han simplificado o han desaparecido como resultado de una mejor adaptación al medio. Por ejemplo, los animales cavernícolas suelen carecer de ojos y de pigmentación.

Quinta Ley

Desde el momento de la aparición de un grupo biológico hasta su extinción, no ha tenido interrupción en su existencia. Esto quiere decir que cualquier organismo procede de otro anterior y similar a él. Los “eslabones perdidos” no son más que esos pasos intermedios entre dos etapas en la evolución de un grupo y de los que no se han encontrado restos fósiles.

Sexta Ley

Cada especie ha llegado a la existencia coincidiendo en el espacio y en el tiempo con otra preexistente, estrictamente próxima. Esto quiere decir que lo mismo que existe una secuencia en el tiempo en cuanto a las diferencias entre los organismos, también la hay en el aspecto geográfico. Por lo general, especies emparentadas aparecerán también en áreas cercanas.

Séptima Ley o Ley de la Recapitulación

El orden de aparición de los representantes de un cierto tipo de animales se reproduce en las fases por las que pasa el desarrollo individual de los más recientes del mismo grupo. Esto quiere decir que, por ejemplo, el embrión de un mamífero va pasando por etapas en las que presenta diversas características de los grupos antecesores en su evolución: primero un equinodermo, luego un pez, más adelante un anfibio.

La Ley de la Recapitulación fue plateada por Ernst Haeckel en 1866.