El movimiento mecánico
Dentro de los cambios que estudia la Física se encuentra el movimiento mecánico. Este es precisamente el cambio más común de los estudiados por esta ciencia. Constituye un cambio fundamental porque se encuentra en la base de otros cambios más complejos estudiados por otras ramas de la ciencia y de la tecnología. Se mueven los animales, los medios de transportes, los átomos y moléculas, los cuerpos celestes, entre otros.
El conocimiento de la mecánica, que es la parte de la física que se ocupa de estudiar los movimientos, permite a los seres humanos comprender muchos fenómenos de la vida, pues el movimiento mecánico está presente en casi todo lo que nos rodea.
La mecánica se divide en dos ramas fundamentales: la cinemática y la dinámica.
La mecánica como parte de la física y sus dos ramas: la cinemática y la dinámica.
Estudio de caso : Un avión en movimiento
¿Cómo describes el movimiento que realiza el avión? El video y los ejercicios que se proponen permitirá responder la interrogante anterior.
1- ¿Cómo sabe un pasajero que viaja en el avión que este comenzó a moverse?
- Escucha el sonido del avión.
- Observa que el piloto comienza a mover los mandos del avión.
- Observa por la ventanilla del avión que pasan por su lado cuerpos fijos en la tierra.
- Orientan abrocharse los cinturones de seguridad.
2- Clasifica en recto o curvo el movimiento del avión suponiendo que viaje desde La Habana hasta una ciudad distante.
-El movimiento del avión desde su despegue hasta el aterrizaje.
-El recorrido desde el despegue hasta alcanzar su máxima altura
-Todo el recorrido en Tierra.
3- Selecciona las ideas correctas.
Las alas se mueven más rápido que el resto del cuerpo del avión.
La parte delantera del avión recorre la misma distancia que la trasera.
La parte delantera del avión con la misma rapidez que la trasera.
Definición : Movimiento mecánico
Se denomina movimiento mecánico de un cuerpo a la variación de su posición en el espacio en relación con otros cuerpos en el transcurso del tiempo.
En el caso que se ilustra, en relación con el árbol circulado, el camión se encuentra animado con movimiento mecánico cuando se aleja o se a acerca a él, o sea, cambia de posición con respecto al árbol.
Cuando analizamos el movimiento de un cuerpo, no siempre es necesario tener en cuenta cómo se mueven cada una de las partes que lo componen. Por ejemplo, cuando estudiamos el movimiento de un avión no prestamos atención al movimiento de sus motores o de los pasajeros por separado. Para simplificar el estudio del movimiento de los cuerpos se introduce el modelo de punto material[1]. En Física un cuerpo puede considerarse punto material cuando:
Saber más : Sistema de referencia
Al analizar el movimiento de un cuerpo es necesario precisar con respecto a qué cuerpo o cuerpos se mueve. Este se denomina cuerpo de referencia, el cual unido al sistema de coordenadas asociado a él y al instrumento de medición de tiempo, constituye el sistema de referencia con respecto al cual se analiza el movimiento de un objeto o partícula.
El estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, depende del cuerpo que se adopte como referencia, o sea, del cuerpo con respecto al cual se analiza si se encuentra en movimiento o no.
Tanto el reposo como el movimiento dependen del sistema de referencia con respecto al cual se analiza. El reposo absoluto no existe.
Conceptos básicos sobre el movimiento
Existe un grupo de conceptos básicos que utilizamos a diario para describir el movimiento de un cuerpo y que también son empleados por la Física. Entre ellos se encuentran: la posición, el desplazamiento, la distancia recorrida y la trayectoria. ¿En qué consiste cada uno de ellos?
: Posición
Posición en una dimensión | Posición en un plano |
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Determinemos la posición del camión y del auto que se mueven por una carretera. Considerando que el movimiento de los cuerpos se realiza en una sola dirección (eje X). Las coordenadas que encuentran a la derecha del rigen de coordenadas (punto O) son positivas y las que se encuentran a la izquierda son negativas. Posición del automóvil 1 se determina por la coordenada X1 = 1 200m. La posición del camión 2 se determina por la coordenada X2 = -400 m | Supongamos que el barco se traslada desde el punto M1 hasta el M2. Cada una de estas posiciones está caracterizada por su correspondiente vector de posición.
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: Distancia recorrida y trayectoria
Distancia recorrida | Trayectoria |
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Es la medida de la longitud de la trayectoria. Es una magnitud escalar pues no se tiene en cuenta la dirección y el sentido en que se realiza el movimiento. Ejemplo: Según el evento, los nadadores recorren n veces la longitud de la piscina. | La línea imaginaria que describe un cuerpo en su movimiento recibe el nombre de trayectoria. En general esta puede ser recta o curva, de ahí la forma de clasificarlas en rectilíneas y curvilíneas. |
: Desplazamiento
Cuando un cuerpo se mueve desde un punto a otro varía su vector de posición. La variación que experimenta dicho vector se denomina desplazamiento. Es una magnitud vectorial que solo depende de la posición inicial y final.
Clasificación de movimientos
En general, los movimientos pueden estar asociados a la deformación de los cuerpos o no. Aquellos en que los cuerpos no se deforman pueden ser de traslación o de rotación.
Es posible que un cuerpo realice un movimiento complejo, compuesto por los tipos mencionados anteriormente.
Para estudiar los distintos tipos de movimiento de traslación, se utilizan desde el punto de vista geométrico, la forma de la trayectoria[2]; y para caracterizarlo cuantitativamente, se emplea el valor de la velocidad.
Los movimientos de traslación se califican atendiendo a diferentes criterios: considerando la forma de la trayectoria pueden ser rectilíneos o curvilíneo y considerando el valor de la velocidad se clasifican en uniformes y no uniformes o variados.
Los movimientos se suelen clasificar atendiendo a la forma de la trayectoria y al valor de su velocidad.
Movimiento rectilíneo uniforme | Movimiento rectilíneo variado |
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Un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniforme (MRU) cuando realiza iguales desplazamientos en iguales intervalos de tiempo. | Un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) cuando en iguales intervalos de tiempo. se realizan desplazamientos diferentes. |
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Son ejemplos de movimiento uniforme: el extremo del minutero de un reloj, un automóvil en un tramo de la autopista donde el velocímetro marque el mismo valor, un punto de la Tierra cercano al ecuador considerando el movimiento de rotación del planeta.
Constituyen ejemplos de movimiento variado: el aterrizaje de un avión en la pista, los vientos de un huracán, un corredor que participa en una competencia de atletismo.