FÍSICA1º curso BGUIng. EDGAR JACINTO ESPINOZA BERNAL

1

Elementos de la Cinemática

2

Objetivos del tema

3

• Nombrar, distinguir y reconocer las magnitudes y elementos de la cinemática.

• Conceptualizar y diferenciar: distancia y desplazamiento, rapidez y velocidad.

• Reconocer magnitudes del movimiento en función de sus unidades.

• Resuelve problemas aplicando correctamente las ecuaciones de desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración.

• Caracterizar e identificar el tipo de movimiento para plantear las posibles soluciones.

• Relacionar la teoría con la realidad en procura de proteger y mejorar la vida de los seres humanos..

4

Hace unos 2 500 años, Confucio declaró:

5

CREDO DEL APRENDIZAJE ACTIVO:• Lo que escucho, lo olvido.• Lo que escucho y veo, lo recuerdo un poco.• Lo que escucho, veo y pregunto o converso con otra

persona, comienzo a comprenderlo.• Lo que escucho, veo, converso y hago, me permite

adquirir conocimientos y aptitudes.• Lo que enseño a otro lo domino.

Para aprender algo bien conviene:Escucharlo, verlo, formular preguntas al respecto y

conversarlo con otros.

Los estudiantes necesitan “hacerlo”, descubrir las cosas por su cuenta.

MECÁNICAes la rama de la Física que se ocupa del estudio del movimiento de los cuerpos, estableciendo las leyes y propiedades que los rigen, así como la naturaleza de las causas que los producen.

La mecánica suele dividirse en: Cinemática. Dinámica. Estática.

6

Cinemática: se encarga de describir el movimiento de los cuerpos a través del tiempo, sin prestar atención a las causas que lo producen y/o modifican.

Dinámica: se encarga de estudiar las causas que originan el movimiento de los cuerpos, las leyes y propiedades que explican el movimiento de los cuerpos.

7

Estática: se encarga del estudio de las leyes y condiciones que deben cumplir los cuerpos para encontrarse en estado de equilibrio.

8

ESPACIO Y TIEMPO► El espacio es el escenario donde ocurren todos los eventos

(fenómenos físicos) y se supone que todas las leyes de la física se cumplen rigurosamente en todas las regiones de ese espacio.

► Los eventos ocurren en forma cronológica, se relacionan con la noción de tiempo. El tiempo es la duración de un evento.

► Algunos objetos cambian de ubicación en el espacio, para que esto ocurra se requiere que transcurra un lapso de tiempo.

El espacio y el tiempo están íntimamente relacionados, no podemos hablar del uno olvidándonos del otro 9

¿Qué es MOVIMIENTO?

10

MOVIMIENTO es el cambio de posición de un cuerpo respecto a otro de referencia al transcurrir el tiempo.

Es fácil reconocer el movimiento, pero no es tan fácil describirlo.

¿Qué es REPOSO?

11

Un cuerpo está en REPOSO cuando la posición del cuerpo no cambia respecto a otro llamado de

referencia al transcurrir el tiempo.

Reposo y Movimiento son conceptos relativos, pues dependen del observador que describe el movimiento del cuerpo.

Cinemática

12

Describir el movimiento de los cuerpos es comprender y explicar:• ¿Qué tipo de movimiento es?

• ¿Cómo se mueven?

• ¿Hacia dónde se mueven?

• ¿Con qué velocidad se mueven?

• ¿Dónde estaba inicialmente?

• ¿Dónde se encuentra al final?

• ¿Qué distancia recorre?

• ¿Cuál es su desplazamiento?

• ¿Cuál es su velocidad media?

• ¿Hubo cambio de dirección?

STOP

Cinemática

13

Describir el movimiento de los cuerpos es comprender y explicar:• ¿Cuándo y dónde se detienen?

• ¿Cuál fue su aceleración?

• ¿Dónde, cuándo y qué velocidad tienen los cuerpos cuando chocan o se cruzan?

• ¿Cuándo alcanza su altura máxima?

• ¿Cuál es su alcance horizontal?

• ¿Con qué velocidad y en qué dirección pega cuando llega al suelo?El movimiento es uno de los fenómenos cotidianos que ocurre a nuestro alrededor, incluso la naturaleza nos presenta movimientos de fácil observación.

Para describirlo, debemos comprender los elementos que intervienen.

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA

1. SISTEMA DE REFERENCIA2. PARTÍCULA3. POSICIÓN y VECTOR POSICIÓN4. TRAYECTORIA5. DESPLAZAMIENTO y DISTANCIA6. RAPIDEZ y VELOCIDAD7. ACELERACIÓN

14

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA1 . SISTEMA DE REFERENCIAEs el conjunto formado por un sistema de coordenadas y un tiempo de referencia asociado a un observador.El observador estará ubicado en el origen de coordenadas, respecto al cual hará mediciones de distancias, direcciones e intervalos de tiempo.

15

x

y

z

Observador

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA1 . SISTEMAS DE REFERENCIA

16

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA2. PARTÍCULAUn cuerpo en movimiento se denomina móvil, y para su estudio se lo considera como una partícula o punto material.

La partícula es todo cuerpo cuyas dimensiones son despreciables en relación con las magnitudes de las distancias analizadas.

17

P

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA3. POSICIÓN y VECTOR POSICIÓNPosición es el punto en el que se encuentra una partícula en un instante determinado de tiempo.

18

Vector posición es un vector que determina la posición de una partícula respecto del sistema de referencia elegido.

El vector posición siempre nace del origen de coordenadas y su extremo está en el punto que corresponde a su posición.

y

x

A

B

rB

rA

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA3. POSICIÓN y VECTOR POSICIÓN

19

Instante de tiempo Posición Vector posición

t1posición A

XA = 2 mrA = (2 i) m

rA = 2 m a la derecha

t2posición B

XB = 5 mrB = (5 i) m

rB = 5 m a la derecha

t3posición CXc = – 3 m

rC = (– 3 i) mrC = 3 m a la izquierda

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICAPor lo tanto:Un cuerpo está en movimiento cuando la posición del cuerpo cambia (respecto a otro llamado de referencia) cuando transcurre el tiempo.Un cuerpo está en reposo cuando la posición del cuerpo no cambia (respecto a otro llamado de referencia) cuando transcurre el tiempo.

A cada posición le corresponde un tiempo determinado, es decir que, el vector posición es una función del tiempo.

r = f (t)X = f (t)

20

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA4. TRAYECTORIAEs una línea que se construye uniendo todas las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo durante su movimiento.

21

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA4. TRAYECTORIA

22

CLASIFICACIÓN DEL MOVIMIENTOSegún la TRAYECTORIA

Una línea recta:horizontal, vertical, inclinadaRECTILINEO

23

Horizontal

VerticalInclinada

CLASIFICACIÓN DEL MOVIMIENTOSegún la TRAYECTORIA

Una línea curva:parábola, elipse, onda.

Una circunferenciaCIRCULAR

CURVILINEO

24Parabólico Elíptico

Ondulatorio

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA5. DESPLAZAMIENTOEs el cambio que experimenta el vector posición de una partícula cuando se traslada de una posición inicial a una posición final en un intervalo de tiempo.

25

Es un vector que determina el cambio de la posición de un cuerpo respecto del sistema de referencia elegido.

Se consigue uniendo la posición inicial A con la posición final B

y

x

A

BrB

rA

r

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA5. DESPLAZAMIENTO

Desplazamiento = vector posición final menos vector posición inicial

ΔX = XB – XA

26

0

1 5

30 150

0 2

60

3

90

4

120

t (h)

X (km)XA

tA

XB

tB

ΔX

ΔX = 150 km – 30 km = 120 kmEn 4 h se desplaza 120 km hacia la derecha

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA5. DESPLAZAMIENTOEs independiente de la trayectoria que sigue el móvil.

27

La DISTANCIA total recorrida es la medida de la longitud sobre la trayectoria seguida por la partícula.

Trayectoria, Desplazamiento y Distancia no son lo mismo, aún cuando entre ellas coincidan al moverse el cuerpo.

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICAUNIDADES y DIMENSIÓNLa unidad de la posición, desplazamiento y distancia en el SI es el metro (m)La dimensión de la posición, desplazamiento y distancia es: L

28

Otras unidades utilizadas son:• Los múltiplos y submúltiplos del metro: kilómetro (km),

centímetro (cm), milímetro (mm)• milla (milla)• pie (pie ó ft)

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA6. RAPIDEZ Y VELOCIDADLa RAPIDEZ es una medida de que tan aprisa se mueve un objeto.

29

La RAPIDEZ es la relación entre la distancia recorrida y el intervalo de tiempo empleado en recorrerla.

La rapidez es una magnitud escalarLa rapidez es el módulo de la velocidad (no siempre)

tiempo de IntervaloDistancia Rapidez

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA6. RAPIDEZ y VELOCIDADLa VELOCIDAD es la rapidez con la cual un móvil cambia de posición sobre la trayectoria a medida que transcurre el tiempo.

30

0

Vm ti tf

Xi Xf

La VELOCIDAD se define como la relación entre el desplazamiento y el intervalo de tiempo empleado para dicho desplazamiento.

tiempo de IntervaloentoDesplazami Velocidad

tXVm

if

ifm

ttxxV

La velocidad es una magnitud vectorial

ΔX

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICAUNIDADES y DIMENSIONESLa unidad de la rapidez y velocidad en el SI es el metro por segundo (m/s ó m·s– 1)Las dimensiones de la rapidez y velocidad son: L/T ó L·T– 1

31

Otras unidades de velocidad comúnmente utilizadas son:• kilómetro por hora (km/h)• centímetro por segundo (cm/s)• milla por hora (milla/h) ó (mph)• pie por segundo (pie/s ó ft/s)

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA7. ACELERACIÓNEs una magnitud vectorial que nos permite determinar la rapidez con la que un móvil cambia de velocidad a medida que transcurre el tiempo.

32

La ACELERACIÓN se define como el cociente entre la variación de velocidad y el intervalo de tiempo necesario para hacerlo.

tiempo de Intervalovelocidad de variación naceleració

tvam

0f

0fm

ttvva

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICAUNIDADES y DIMENSIONESLa unidad de aceleración en el SI es el metro por segundo al cuadrado (m/s2 ó m·s– 2)Sus dimensiones son: L/T2 ó L·T– 2

33

Otras unidades utilizadas son:• centímetro por segundo cuadrado (cm/s2 )• pie por segundo cuadrado (pie/s2 ó ft/s2 )

ELEMENTOS DE LA CINEMÁTICA7a. ACELERACIÓN DEBIDO A LA GRAVEDAD

34

Los valores de la gravedad son:g = 9,8 m/s2

g = 980 cm/s2

g = 32,2 pie/s2

Sin considerar la resistencia del aire, todos los cuerpos caen con la misma aceleración. Siendo ésta la aceleración de la gravedad. Su dirección es siempre hacia el centro de la Tierra.

CINEMÁTICADESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO

35

Los vectores POSICIÓN, VELOCIDAD y ACELERACIÓN describen el movimiento de la partícula.

Una vez que se han conocido y comprendido los Elementos de la Cinemática, se concluye que:

No olvide estos conceptos que se necesitan aplicar en la determinación de las leyes de

los diferentes tipos de movimiento, que estudiaremos a continuación.

Aprendamos haciendo

36

Ahora vamos a resolver algunos ejercicios del

Libro de Física

Del Libro de Física del Ministerio de Educación:

Tarea: pág. 45, 46, 48 y 49

37

Buena suerteJóvenes y Señoritas

GRACIAS POR SU ATENCIÓN