Cinematica De Particulas

CINEMÁTICA DE PARTÍCULA

SÍNTESIS

La mecánica, rama de la física que estudia el reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas, se divide en dos grandes áreas: estática y dinámica; a su vez, la dinámica se divide en dos partes: cinemática y cinética. A continuación estudiaremos sobre la cinemática, que trata con los aspectos geométricos del movimiento.

La cinemática de la partícula se caracteriza al determinar, en cualquier momento, la posición, velocidad y aceleración de la partícula. La posición de una partícula indica su localización exacta en el espacio o espacio-tiempo y la representamos a través de un sistema de coordenadas. El desplazamiento de la partícula se precisa como un cambio en su posición.

Al definir el desplazamiento de una partícula como una cantidad vectorial, debe ser identificado a partir de la distancia que la partícula recorre, especificando, la distancia recorrida por la partícula es un escalar positivo que simboliza la longitud total de trayectoria en la cual viaja la partícula. La partícula tiene velocidad. La magnitud de la velocidad, se nombra rapidez, y comúnmente se expresa en unidades de metros/segundo o pies/segundo. La rapidez promedio es siempre un escalar de valor positivo, y se define como la distancia total recorrida por la partícula, dividida entre el tiempo transcurrido.

Para que la partícula logre una velocidad o rapidez, se necesita una aceleración, y las hay de dos tipos: aceleración promedio y aceleración instantánea. Conociendo los puntos inicial y final, la aceleración promedio se define por el cambio de velocidad entre el tiempo transcurrido. A su vez, la aceleración instantánea en un tiempo determinado se encuentra tomando valores cada vez mas pequeños de tiempo y los valores correspondientes cada vez mas pequeños de velocidad de manera que la aceleración instantánea se pueda definir como, el diferencial de velocidad entre su respectivo diferencial de tiempo. Ambas aceleraciones pueden ser positivas o negativas y debe señalarse, que una partícula puede tener aceleración y aun así tener velocidad cero.

Por otra parte, la partícula puede tener distintos tipos de movimiento, uno de ellos es el movimiento rectilíneo. Este, a su vez, se divide en dos segmentos mas: movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. El movimiento rectilíneo uniforme, es un movimiento en línea recta, en el cual, la aceleración de una partícula es cero para todo valores del tiempo. En consecuencia, la velocidad de la partícula es constante.

En cambio, en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, la partícula tiene aceleración constante lo que indica una velocidad continuamente variable. Una aplicación muy importante para este movimiento, es la de un cuerpo en caída libre, puesto que la aceleración es constante, igual a 9.81 metros por segundo al cuadrado.

Además, de los movimientos rectilíneo uniforme y el uniformemente acelerado, cabe mencionar que cuando varias partículas se mueven de manera independiente a lo largo de una misma línea, se pueden escribir ecuaciones de movimiento independientes para cada una de ellas, a partir de esto, obtenemos el movimiento dependiente. En este caso, algunas veces, la posición de una partícula dependerá directamente de la posición de otra o de varias de las partículas.

A diferencia del movimiento rectilíneo, cuando una partícula se mueve a lo largo de una curva diferente a una línea recta, se describe como movimiento curvilíneo de partículas. En este caso, para definir la posición que ocupa una partícula en un tiempo determinado, se elije un sistema de referencia fijo, como son los ejes x, y, z. El vector que une la partícula con el origen, se caracteriza por su magnitud y dirección con respecto a los ejes de referencia, y a su vez define por completo

...