Física: Cinemática

Física: Cinemática

1. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

   • Sistemas de medición
     • M.K.S.C
       • Unidades
         • v = velocidad (m/s)
         • d = distancia (m)
         • t = tiempo (s)
     • C.G.S.S
   • Definición
     • Aquel que se desarrolla a lo largo de una línea recta con una velocidad constante en el tiempo debido a que su aceleración es nula.
   • Características
     • Posee tanto una posición como un tiempo inicial, al igual que un instante final de ese tiempo.
     • Se lleva a cabo en una línea recta con velocidad constante, es decir, que tiene magnitud y dirección constantes.
     • Permite medir el tiempo y la distancia recorrida por un móvil.
   • Aplicaciones y ejemplos
     • Pedro y Juan se encuentran separados por una distancia de 300 m, Juan sale a encontrarse con Pedro a velocidad 5 m/s en bicicleta, y simultáneamente sale Pedro con velocidad de -3 m/s. Determinar la distancia que falta entre ellos a los 11 segundos para encontrarse.
       • dj= va . t ---> da = 5 . 11 -----> da = 55 m dp = vb . t ---> db = 3 . 11 -----> da = 33 m d/jp = 300 - dj - dp -----> d/jp = 300 - 55 - 33 -----> d/jp =222 m
     • Para calcular el tiempo que se tarda ir a un lugar, la distancia que puede haber entre cosas, la velocidad con la que transcurre un móvil, etc.
   • Terminología
     • Escalar
       • Rapidez, distancia y tiempo.
     • Vectorial
       • Velocidad, desplazamiento y tiempo.
   • Fórmulas

2. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

   • Definición
     • Es el movimiento que realiza un cuerpo con una trayectoria en línea recta y aceleración constante con variaciones de velocidad que pueden disminuir o aumentar en cierta proporción de tiempo.
   • Sistemas de medición
     • M.K.S.C
       • Unidades
         • v = velocidad (m/s)
         • d = distancia (m)
         • t = tiempo (s)
         • a = aceleración (m/s²)
         • Vf = velocidad final (m/s)
         • Vo = velocidad inicial (m/s)
     • C.G.S.S
   • Aplicaciones y ejemplos
     • Dos trenes del Metro de Caracas están separados a 3500 m. Desde la estación Plaza Venezuela sale un tren con velocidad de Vpv = 22,2 m/s y aceleración de 6 m/s²; al mismo tiempo desde la estación Chacaíto sale un tren con velocidad Vch = 18,06 m/s con una aceleración de 5 m/s². ¿Cuánto tardan en encontrarse y a qué distancia de ambas estaciones se encuentran?
     • El trasladarse en carro, ya que aumenta y disminuye su velocidad de manera constante en ciertos períodos de tiempo, viajar en avión, viajar en tren o metro, que está siempre acelerando o desacelerando entre cada estación, y demás.
   • Características
     • La aceleración es el vector que mide el cambio de velocidad en cierto periodo de tiempo, que puede ser positiva (aumenta), negativa (disminuye) o cero.
     • Según la variación de la velocidad, el movimiento va a ser acelerado o desacelerado.

3. Movimiento o Lanzamiento Vertical (MV) o (LV)

   • Definición
     • Aquel que es definido como un tipo de movimiento uniforme rectilíneo variado en el que el eje de lanzamiento que se encuentra orientado verticalmente.
   • Características
     • Lanzamiento Vertical
       • El cuerpo es lanzado con cierta velocidad inicial, dentro del eje Y.
       • No se toma en cuenta la resistencia del aire.
       • Si el cuerpo es lanzado hacia arriba la velocidad será positiva, mientras que si es lanzado hacia bajo esta será negativa.
       • El tiempo tomado por el cuerpo para llegar al punto de alutra máximo será el mismo tiempo que le tomará en volver.
     • Caída Libre
       • Se denota que el objeto se encuentra en caída libre cuando se le deja caer al vacio, sin implicar fuerzas en su movimiento.
       • La acelerión esta dada por la gravedad constante que tira del cuerpo hacia el centro de la tierra
   • Fórmulas
     • Lanzamiento Vertical
     • Caída Libre
   • Unidades
     • V = Velocidad = m/s
     • d = Desplazamiento / d = Distancia = m
     • t =Tiempo = s
     • a =aceleración / g = gravedad = m/s²
     • H = altura = m
   • Aplicación
     • La precipitación de las gotas de agua a la tierra se da gracias al efecto de la gravedad sobre la aglomeración de moléculas en las mismas; esto da como resultado un movimiento de caída libre, que aun no ser producido por el hombre es una aplicación que se da de forma natural.
       • Ejemplificando esto, si una gota de agua tarda 6 segundos en tocar el suelo ¿Cuál será la velocidad final del cuerpo al llegar al suelo?

4. Movimiento o Lanzamiento Horizontal (MH) o (LH)

   • Definición
     • Movimiento que se encuentra conformado por 2 movimientos en 2 dimensiones diferentes, siendo estas M.R.U en el eje horizontal (X) y M.R.U.V en el eje vertical (Y). En el cual un proyectil es lanzado desde cierta altura y dejado a la acción de la gravedad.
   • Características
     • El objeto abandona su posición de inicio únicamente con la velocidad inicial en el eje x .
     • Para resolver ejercicios basados en este tipo de movimiento sus ejes se trabajarán de forma independiente uno del otro.
     • El movimiento siempre se verá realizado desde cierta altura H.
     • No se toman en cuenta factores como la resistencia o fluctuación del aire en el valor de g.
     • El eje X mantendrá una velocidad constante, mientras que el eje Y se verá afectado por la aceleración que le proporcione la acción de la gravedad.
   • Unidades
     • V = Velocidad = m/s
     • t = Tiempo = s
     • D/V = modulo = m
     • d = desplazamiento = m
     • H = altura = m
     • ? = ángulo = °
   • Fórmulas
   • Aplicación
     • Como ejemplo podríamos poner a un esquiador olímpico que debe hacer un salto de rampa, su Vox es de 30 m/s y la altura de la rampa es de 50m. Con estos datos determinemos el alcance horizontal del esquiador, su tiempo de vuelo y el vector velocidad final.
       • ACOTACION : (El ejercicio fue realizado de forma vectorial, pero el programa las flechas)

5. Movimiento Parabólico o Lanzamiento de Proyectiles (MP) o (LP)

   • Definición
     • Aquel que describe una parábola, siendo su trayectoria circular lanzada con un ángulo que no es 0 y su velocidad en "Y" no es de caída libre, combinando MRU en el eje Horizontal o "X" y MRUV en el eje vertical o "Y por efecto de la Gravedad".
   • Características
     • Describe una parábola completa, como la del lanzamiento de un proyectil.
     • Está compuesta por un MRU en el eje Horizontal o "X" y por MRUV en el eje Vertical o "Y".
     • A diferencia del LH, el ángulo inicial no es 0 y puede variar; además de que la Velocidad en el eje "Y" no empieza en cero, es decir, que está en caida libre.
     • El Lanzamiento Horizontal es un tramo del Lanzamiento de Proyectiles.
     • Solo se toma en cuenta el punto de salida, pero no se toman en consideración factores externos como el Roce con el aire, la Rotación de la Tierra y el Cuerpo, etc.
   • Fórmulas
   • Unidades
     • V = Velocidad Inicial/en "x"/en "y"/Vector/Módulo (m/s)
     • a= Ángulo Velodidad/Distancia (Grados)
     • D = Desplazamiento Inicial/en "x"/en "y"/Vector/Módulo (m)
     • g = Gravedad (m/s²)
     • t = Tiempo Máximo/de Vuelo (s)
     • H = Altura máxima
     • ah = Alcance Horizontal (m)
   • Aplicaciones y Ejemplos
     • Es usado en la vida diaria por la industria militar con los misiles y cañones, en los deportes con balones como el fútbol, el básquet, el golf, el béisbol, entre otros; así como también al apagar incendios, lanzamientos y muchos otras aplicaciones.
     • Por ejemplo, si un golfista golpea la pelota a una velocidad de 15 m/s con un ángulo de 40 Grados, Determinar cuál sería su alcance horizontal y el tiempo de vuelo en total.

6. Movimiento Circular Uniforme (MCU)

   • Definición
     • Aquel que describe una trayectoria circular o de una circunferencia en arcos iguales durante tiempos iguales, poseyendo su rapidez o velocidad angular de manera constante.
   • Características
     • Describe una trayectoria circular como la del movimiento de los planetas o cualquier otra cosa que se mueva en un círculo.
     • La Velocidad Angular y la Rapidez son constantes, es decir, no varían; pero por la forma circular, la Velocidad Lineal o Tangencial si lo hace, dependiendo del punto o el ángulo que forme.
     • La Acerelación es nula debido a que la Velocidad Angular es constante; aunque por su forma circular, la Acerelación Centrípeta o Angular no es nula, varía junto con la Velocidad Angular.
     • El Radián es el ángulo al centro de una circunferencia donde el medio es igual al arco que mide, donde la longitud de una circusferencia es 2 . π (Rad), por lo que 1 Rad = 57,3 Grados.
     • Posee el Período (el tiempo en dar una vuelta) y una Frecuencia (vueltas en una unidad de tiempo).
     • También posee la Revolución, la cual ayuda a expresar el ángulo de la Velocidad angular, no es mas que 1 rev = 360 Grados.
   • Fórmulas
   • Unidades
     • L = Longitud (m) o (cm)
     • r = Radio (m) o (cm)
     • π = Pi (3,14159265...)
     • a = Ángulo (Grados)
     • T = Período (s)
     • t = Tiempo (s)
     • n = Número de Vueltas
     • f = Frecuencia (Hz)
     • ω = Velocidad Angular (rad/s)
     • V = Velocidad Lineal o Tangencial (m/s) o (cm/s)
     • ac = Aceleración Centrípeta (m/s²)
     • Fc =Fuerza Centrípeta (Nw)*
       • * Nota: Fuerza y Masa corresponde a Dinámica, no a Cinemática, se está colocando por su aplicación en el MCU.
     • m = Masa (Kg) o (g)*
   • Aplicaciones y Ejemplos
     • Es Usado en la vida diaria por los Automóviles por las ruedas, el volante y las curvas, las manecillas del reloj, las aspas de las turbinas de viento, en las órbitas de los Planetas, para los satélites en órbita
     • Por ejemplo, un carro recorre una pista circular, dando 4 vueltas en en 37 segundos, determinar su periodo y frecuencia y la Velocidad Angular.

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