La CINEMÁTICA explicada: principios, tipos de movimiento, ejemplos🪐

Summary

La cinemática es una rama de la física clásica que estudia el movimiento de cuerpos sin considerar las interacciones que lo causan. Se divide en movimientos de translación y rotación, pero para objetos pequeños, como un punto, solo se considera la translación. Un 'partícula' es un punto con masa que simplifica el análisis del movimiento de cuerpos más grandes, como el centro de masa. La cinemática describe el movimiento de una partícula mediante magnitudes como posición, velocidad y aceleración, y distingue tipos de movimiento como rectilíneo uniforme, rectilíneo con aceleración uniforme, y movimiento circular uniforme, entre otros. Ejemplos como el automóvil y el objeto en caída libre ilustran conceptos clave como velocidad y aceleración.

Takeaways

• 🔬 La cinemática es una rama de la física clásica que se ocupa únicamente de describir el movimiento de cuerpos sin considerar las interacciones que causaron dicho movimiento.
• 🌐 El movimiento de un cuerpo se puede dividir en dos tipos: translación y rotación. Sin embargo, si el objeto es lo suficientemente pequeño, su movimiento es principalmente translacional.
• 🎯 Un 'partícula' en física es un punto material con masa, útil para describir el movimiento de objetos pequeños que tienden a un punto.
• 📍 Para describir el movimiento de un cuerpo extendido, se puede simplificar considerando un punto llamado centro de masa, que actúa como si toda la masa estuviera concentrada en él.
• 🔶 Si el objeto es simétrico y homogéneo, el centro de masa coincide con su centro geométrico.
• 🌕 El movimiento translacional de la Luna con respecto a la Tierra es el movimiento del punto central de la Luna.
• 🏀 Al describir el movimiento de una pelota de baloncesto, se puede simplificar al describir el movimiento de su centro de masa.
• 📏 La cinemática translacional se refiere a la descripción del movimiento de una partícula, y para localizarla se requiere un sistema de referencia con ejes cartesianos.
• ⏱ Las magnitudes cinemáticas clave incluyen la posición, velocidad y aceleración, que describen el movimiento en términos de cambio de posición, tasa de cambio y cambio en la velocidad.
• 📊 Los tipos de movimiento en cinemática se clasifican según la trayectoria y el valor de la aceleración, distinguiendo movimiento rectilíneo uniforme, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, movimiento rectilíneo uniformemente desacelerado, movimiento parabolico y movimiento circular uniforme o acelerado.
• 🏎 Ejemplos de cinemática incluyen la velocidad y la aceleración, donde la velocidad es la tasa de cambio de posición y la aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo, como en el caso de objetos en caída libre.

Q & A

¿Qué es la cinemática y qué rama de la física clásica trata?

La cinemática es una rama de la física clásica que se ocupa únicamente de la descripción del movimiento de cuerpos, sin considerar las interacciones que causaron dicho movimiento.

¿Cuáles son los dos tipos generales de movimiento que se pueden describir en la cinemática?

Los dos tipos generales de movimiento son el movimiento de traslación y el movimiento de rotación.

¿Qué es un 'partícula' en física y cómo se relaciona con el movimiento de un objeto?

En física, una partícula es un punto material, es decir, un punto con masa. Es útil en la descripción del movimiento de objetos pequeños, donde el movimiento es principalmente de traslación.

¿Qué es el centro de masa y cómo ayuda a simplificar la descripción del movimiento de un cuerpo extendido?

El centro de masa es un punto que se comporta como si toda la masa del cuerpo estuviera concentrada en él. Ayuda a simplificar la descripción del movimiento de un cuerpo extendido al considerar este punto como representativo del movimiento de todo el cuerpo.

¿En qué condiciones el centro de masa coincide con el centro geométrico de un objeto?

El centro de masa coincide con el centro geométrico de un objeto cuando este es simétrico y homogéneo.

¿Qué es la cinemática de traslación y qué se necesita para localizar una partícula?

La cinemática de traslación es la descripción del movimiento de una partícula. Se necesita un sistema de referencia, que es un punto desde donde se observa la partícula, y tres ejes cartesianos perpendiculares que definen la posición en el espacio.

¿Cuáles son las magnitudes cinemáticas definidas para describir el movimiento?

Las magnitudes cinemáticas definidas para describir el movimiento incluyen la posición, la velocidad y la aceleración.

¿Qué tipos de movimiento se distinguen en la cinemática según la trayectoria y el valor de la aceleración?

Los tipos de movimiento distinguidos en la cinemática incluyen el movimiento rectilíneo uniforme, el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, el movimiento rectilíneo uniformemente desacelerado, el movimiento parabolico y el movimiento circular uniforme o uniformemente acelerado.

¿Cómo se define la velocidad y cómo se relaciona con la dirección del movimiento?

La velocidad es la tasa en que cambia la posición de un objeto y se mide como la distancia recorrida dividida por el tiempo que se toma en recorrer esa distancia. La dirección del movimiento se determina positiva o negativa según la dirección establecida por el observador.

¿Qué es la aceleración y cómo se relaciona con la caída libre de un objeto?

La aceleración es el cambio en la velocidad por unidad de tiempo. En la caída libre, la aceleración experimentada por los cuerpos es aproximadamente g=10 m/s², lo que significa que la velocidad aumenta en 10 m/s por cada segundo transcurrido.

¿Cuál es la diferencia entre la velocidad instantánea y la velocidad promedio?

La velocidad instantánea es la velocidad en un punto específico del tiempo, mientras que la velocidad promedio es el desplazamiento total dividido por el tiempo total transcurrido. La velocidad promedio no refleja las variaciones que ocurren durante el tiempo.

Outlines

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📚 Introducción a la Cinemática

La cinemática es una rama de la física clásica que se enfoca únicamente en describir el movimiento de cuerpos sin considerar las interacciones que causaron dicho movimiento. Se distinguen dos tipos de movimiento: translacional y rotacional. El concepto de partícula, que es un punto con masa, es útil para simplificar el análisis del movimiento de cuerpos pequeños. El movimiento de un cuerpo se puede describir más fácilmente si se considera su centro de masa, que actúa como si toda la masa estuviera concentrada en él. En el caso de cuerpos simétricos y homogéneos, el centro de masa coincide con el centro geométrico. La cinemática translacional se refiere a la descripción del movimiento de una partícula, y para localizarla se requiere un sistema de referencia con ejes cartesianos. Se definen magnitudes cinemáticas como la posición, velocidad y aceleración para describir el movimiento. Además, se clasifican diferentes tipos de movimiento según la trayectoria y el valor de la aceleración, como el movimiento rectilíneo uniforme, el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, el movimiento rectilíneo uniformemente desacelerado, el movimiento parabolico y el movimiento circular uniforme o uniformemente acelerado.

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🚗 Velocidad y Aceleración en la Cinemática

La velocidad es la tasa en que cambia la posición de un objeto y se mide como la distancia recorrida dividida por el tiempo que se toma en recorrer esa distancia. Por ejemplo, dos automóviles en una carretera pueden compararse en términos de velocidad si el tiempo y la distancia son iguales. La velocidad instantánea y la velocidad promedio son conceptos importantes en la cinemática. La velocidad instantánea varía en cada momento, mientras que la velocidad promedio describe el desplazamiento total dividido por el tiempo total. La aceleración, por otro lado, es el cambio en la velocidad por unidad de tiempo y puede deberse a cambios en la magnitud de la velocidad, la dirección o ambos. Un ejemplo de aceleración es la caída libre, donde el objeto experimenta una aceleración constante debido a la gravedad terrestre (aproximadamente 10 m/s²), lo que significa que su velocidad aumenta en 10 m/s por cada segundo transcurrido. Esto se traduce en una distancia recorrida que aumenta con el tiempo de caída.

Keywords

💡Cinemática

La cinemática es una rama de la física clásica que se ocupa únicamente de la descripción del movimiento de cuerpos, sin considerar las interacciones que causaron dicho movimiento. Es fundamental para entender cómo se mueven los objetos en el espacio y es el tema central del video. Se menciona que la cinemática se divide en movimientos de traslación y rotación, pero para objetos pequeños, como un punto, se considera solo el movimiento de traslación.

💡Punto material

Un punto material es un concepto utilizado en la física para simplificar el estudio del movimiento de cuerpos. Se considera un punto con masa, lo que permite describir el movimiento de un objeto sin tener que considerar su tamaño o forma. En el guión, se utiliza para explicar cómo se puede describir el movimiento de un objeto complejo reduciendo su complejidad a un punto, como el centro de masa.

💡Centro de masa

El centro de masa es un punto del cual se puede describir el movimiento de un cuerpo como si toda su masa estuviera concentrada en él. Es crucial para simplificar la descripción del movimiento de cuerpos extendidos, especialmente si el objeto es simétrico y homogéneo, en cuyo caso coincide con el centro geométrico. En el video, se da como ejemplo el movimiento de la Luna respecto a la Tierra, que se describe como el movimiento del centro de masa lunar.

💡Movimiento de traslación

El movimiento de traslación se refiere a un cambio en la posición de un objeto sin rotación. Es uno de los dos tipos de movimientos que se discuten en el guión, siendo el otro el movimiento de rotación. El movimiento de traslación es el que se asocia con el concepto de punto material, ya que se puede describir el movimiento de un objeto entero a través del movimiento de su centro de masa.

💡Sistema de referencia

Un sistema de referencia es un marco desde el cual se observa y se describe el movimiento de un objeto. Se compone de un punto de origen y tres ejes cartesianos perpendiculares que permiten definir la posición de un punto en el espacio. Es esencial para la descripción de la posición, velocidad y aceleración de un punto material, como se describe en el video.

💡Posición

La posición es la localización de un punto material en un sistema de referencia a un momento dado. Se describe como un vector que parte del origen del sistema de referencia y se dirige hacia la ubicación del objeto. La posición varía con el tiempo y es una magnitud fundamental en la cinemática para describir el movimiento.

💡Velocidad

La velocidad es una magnitud cinemática que mide el cambio de posición por unidad de tiempo. Indica la rapidez o la variabilidad del movimiento. En el guión, se utiliza para comparar la velocidad de dos coches, el amarillo y el rojo, a través del tiempo que tardan en recorrer una distancia dada.

💡Aceleración

La aceleración se define como el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En la mecánica clásica, la aceleración está proporcionada a la fuerza neta sobre un punto material, siendo la masa la constante de proporcionalidad. Es clave para entender cómo la velocidad de un objeto cambia con el tiempo, como se ilustra con el ejemplo de un objeto en caída libre.

💡Movimiento rectilíneo uniforme

El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) es un tipo de movimiento en el que la trayectoria es una línea recta y la aceleración es cero. Se menciona en el guión como uno de los tipos de movimientos que se clasifican según la trayectoria y el valor de la aceleración.

💡Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) ocurre cuando un objeto sigue una trayectoria recta y la aceleración es constante y paralela a la velocidad. Es otro tipo de movimiento clasificado en la cinemática y se diferencia del MRU por la presencia de aceleración constante.

💡Movimiento circular uniforme

El movimiento circular uniforme (MCU) se produce cuando un objeto describe una circunferencia, moviendo una distancia angular constante en intervalos de tiempo iguales. Se menciona en el guión como un tipo de movimiento en el que la trayectoria es una circunferencia y la velocidad angular es constante.

Highlights

Cinemática es la rama de la física clásica que se ocupa únicamente de la descripción del movimiento de cuerpos, sin considerar las interacciones que causaron dicho movimiento.

El movimiento de un cuerpo se puede dividir en dos tipos: movimiento de traslación y movimiento de rotación.

Si el objeto es lo suficientemente pequeño, casi que se tiende a un punto, entonces el movimiento es solo de traslación, lo cual es útil el concepto de partícula en física.

Una partícula en física es un punto material, es decir, un punto con masa.

La descripción del movimiento de un cuerpo extendido se simplifica si consideramos un punto llamado centro de masa, que se comporta como si toda la masa estuviera concentrada en él.

Si el objeto es simétrico y homogéneo, el centro de masa coincide con su centro geométrico.

El movimiento translacional de la Luna con respecto a la Tierra es el movimiento del punto central de la Luna.

Para describir el movimiento de una pelota de baloncesto, solo se necesita describir el movimiento de su centro de masa.

La cinemática translacional describe el movimiento de un punto material de masa m, llamado 'la partícula'.

Para localizar la partícula, se requiere un sistema de referencia, es decir, un punto desde el cual se observa la partícula.

Se definen tres ejes cartesianos perpendiculares entre sí que pasan por el origen del sistema de referencia para definir la posición de un punto en el espacio.

Se definen magnitudes cinemáticas adicionales para describir el movimiento: posición, velocidad y aceleración.

La posición de la partícula en un momento de observación es el vector que parte del origen del sistema de referencia y va hacia su ubicación.

La velocidad es la medida del cambio de posición por unidad de tiempo y indica la rapidez o variabilidad del movimiento.

La aceleración se define como el cambio de velocidad por unidad de tiempo y en mecánica clásica, la aceleración es proporcional a la fuerza neta sobre la partícula.

Los tipos de movimiento en cinemática se clasifican según la trayectoria y el valor de la aceleración.

Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) se da cuando la trayectoria es una línea recta y la aceleración es cero.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) ocurre si la partícula sigue una línea recta y la aceleración es constante y paralela a la velocidad.

Movimiento rectilíneo uniformemente desacelerado (MRUR) sucede cuando la trayectoria es una línea recta, pero la aceleración apunta en la dirección opuesta a la velocidad.

El movimiento parabolico es un movimiento en el plano vertical que da lugar a una trayectoria parabolica y ocurre cuando un objeto es lanzado al aire.

El movimiento circular uniforme (MCU) ocurre cuando la partícula se mueve en una circunferencia describiendo arcos iguales en tiempos iguales.

El movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA) es el que ocurre cuando la partícula se mueve en una circunferencia de tal manera que el arco recorrido aumenta con el tiempo siguiendo una ley cuadrática.

La velocidad es la tasa en que cambia la posición de un objeto y se mide como la distancia recorrida dividida por el tiempo que se toma para recorrer esa distancia.

La velocidad instantánea y la velocidad promedio son medidas diferentes; la primera indica la velocidad en un punto específico del tiempo, mientras que la segunda es el promedio del movimiento durante un intervalo de tiempo.

La aceleración es el cambio de velocidad por unidad de tiempo y puede cambiar debido a variaciones en la velocidad, la dirección o ambas a la vez.

Los objetos en caída libre experimentan aceleración, ya que su velocidad aumenta en cada instante; la aceleración de los cuerpos en caída libre en la superficie de la Tierra es aproximadamente g=10 m/s².

Transcripts

Kinematics is the branch of classical physics that deals only with the description of the

movement of bodies, without taking into account the interactions that caused said movement.

The movement of a body in general can be broken down into two:

a translation movement and a rotation movement. But if the object is small enough,

almost tending to a point, then the motion is only translational, which is why

the concept of a particle is useful in physics. In physics, a particle is a material point,

that is, a point with mass. The description of the movement of an extended body can

be complex, but it is greatly simplified if we consider a point called the center of mass,

since this point behaves as if all the mass were concentrated in it.

If the object is symmetrical and homogeneous, the center of mass coincides with its geometric center.

For example, the translational motion of the Moon relative to the Earth is the motion of the

central point of the Moon. Similarly, if you wanted to describe the motion of a basketball,

you just need to describe the motion of its center of mass, a point that represents the

translational motion of the entire ball. Principles of

kinematics Translational kinematics is the description of the motion of a material point of mass m,

called "the particle". To locate the particle

, a reference system is required, that is, a point from which the particle is observed.

Three mutually perpendicular axes pass through the origin of the reference system,

called Cartesian axes, which are used to define the position of a point in

space by means of a coordinate system. In addition to the reference system or frame,

the following kinematic magnitudes are defined, with which the movement is described:

The position of the particle, at a certain moment of observation,

is the vector that starts from the origin of the reference system and goes to your location. This vector

depends on spatial coordinates, which in turn depend on time.

Velocity is the next kinematic quantity of interest, which is a measure of change in

position per unit of time. It tells how fast or variable the movement is.

Acceleration, defined as the change in velocity per unit of time. In

classical mechanics the acceleration is proportional to the net force on

the particle, the constant of proportionality being its own mass.

Types of movement in kinematics In kinematics, the types of movement

are classified according to the trajectory and the value of the acceleration. In this way, the following types of movement are distinguished

: Uniform rectilinear movement (MRU):

when the trajectory is a straight line and the acceleration is zero.

Rectilinear Uniformly Accelerated Motion (MRUA): If the particle

follows a straight line and the acceleration is constant and parallel to the velocity.

Uniformly retarded rectilinear motion (MRUR): when the trajectory is a straight line,

but the acceleration points in the opposite direction to the velocity.

Parabolic movement: it is a movement in the vertical plane that gives rise to a

parabolic trajectory and occurs when an object is thrown into the air. Parabolic motion is the superposition

of a uniform horizontal rectilinear motion and an accelerated vertical motion.

Uniform circular motion (MCU): occurs when the particle moves on a circumference,

describing equal arcs in equal times. Uniformly Accelerated Circular Motion

(MCUA): is the one that occurs when the particle moves on a circumference,

in such a way that the arc traveled increases with time following a quadratic law.

Kinematics Examples Speed ​​and Velocity

Speed ​​is the rate at which an object's position changes. Roughly speaking,

one car can be said to be going faster than another if its position

changes more in the same amount of time. Speed ​​is the ratio of the distance

traveled divided by the time taken to travel that distance.

As an example, two sports cars go on a cart,

one yellow and the other red. An observer on the side of

the road measures the time it takes for each to travel a 500-m stretch and

finds that the yellow car took 10 s, while the red car took 25 s.

So, the speed of the yellow car is: 500 m/10 s = 50 m/s = 180 km/h

While the red car has a speed of:

500 m/25 s = 20 m/s= 72 km/h The The observer is sure

that the yellow car is going faster than the red car. However, to know

the speed of the cars, it is also necessary to know the direction of movement.

If the observer determines that left to right is the positive direction and the

yellow car is going in that direction, then its speed will be +180 km/h.

But if the red car is coming from the opposite direction, then its speed will be -72 km/h.

Instantaneous speed and average speed When objects move they can have

instantaneous variations in their speed, in fact, it is the most common situation.

For example, at a given instant the speedometer of a car reads 50 km/h, but

its value gradually drops to 0 km/h due to a red light. Then the light changes to green

and the speedometer starts to rise up to a value of 40 km/h and stays that way until

the car stops again. In a case like this,

the speed is changing every instant. If the previous trip was made in a

total time of 60 minutes and the total distance traveled was 20 km, then the average speed was:

20 km/60 min = 20 km/ 1 h= 20 kph. But apart from this, the average speed

does not tell about the variations that occurred in the meantime.

Acceleration Acceleration is

the change in velocity per unit of time. The velocity can change due to variations in:

The speed The direction

Both at the same time Objects that fall in free fall

experience acceleration, since their speed is increasing at each instant. The acceleration of

falling bodies on the earth's surface is approximately g=10 m/s2, which means that

the speed during the fall increases by 10 m/s for each second elapsed.

For example, an object that is released from rest during 2 seconds of fall

acquires a speed of 20 m/s, being the distance of descent 20 meters.

But if the fall occurs for 4 seconds, then it will acquire a speed of 40 m/s

and the distance traveled during its descent is obviously greater: 80 m.