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Ing. Eduardo Cruz Romero Todo el universo se encuentra en constante movimiento, los cuerpos presentan movimientos rápidos, lentos, periódicos y azarosos. La tierra describe un movimiento de rotación girando sobre su propio eje, al mismo tiempo describe un movimiento de traslación alrededor del sol. Cuando decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento, interpretamos que su posición esta variando respecto a un punto considerado fijo. El estudio de la cinemática nos permite conocer y predecir en que lugar se encuentra un cuerpo, que velocidad tendrá al cabo de cierto tiempo, o bien en que lapso llegara a su destino. En la descripción del movimiento de cualquier objeto material, también llamado cuerpo físico, resulta útil interpretarlo como una partícula en movimiento, es decir, como si fuera un solo punto en movimiento. Para ello, se considera la masa de un cuerpo concentrada en un punto. El considerar a un cuerpo físico como una simple partícula, nos evita analizar en detalle los diferentes movimientos experimentados por el mismo cuerpo durante su desplazamiento de un punto a otro. Posición: Es el lugar en que se encuentra el móvil en un cierto instante de tiempo t. Suele representarse con el vector de posición r. Dada la dependencia de este vector con el tiempo, es decir, si nos dan r(t), tenemos toda la información necesaria para los cálculos cinemáticos. Velocidad: es la variación de la posición con el tiempo. Nos indica si el móvil se mueve, es decir, si varia su posición a medida que varia el tiempo. La velocidad en física se corresponde al concepto intuitivo y cotidiano de velocidad. Aceleración: indica cuanto varia la velocidad al ir pasando el tiempo. El concepto de aceleración no es tan claro como el de velocidad, ya que la intervención de un criterio de signos puede hacer que interpretemos erróneamente cuando un cuerpo se acelera (a > 0) o cuando se decelera (a < 0). Por ejemplo, cuando lanzamos una piedra al aire y esta cae es fácil ver que, según sube la piedra, su aceleración es negativa, pero no es tan sencillo constatar que cuando cae su aceleración sigue siendo negativa porque realmente su velocidad esta disminuyendo, ya que hemos de considerar también el signo de esta velocidad. En la descripción del movimiento de una partícula es necesario señalar perfectamente cual es su posición, para ello, se usa un sistema de referencia, existen dos clases de sistemas de referencia: el absoluto y el relativo. El sistema de referencia absoluto es aquel que considera un sistema fijo de referencia y el sistema de referencia relativo es el que considera móvil al sistema de referencia. En realidad, el sistema de referencia absoluto no existe: por ejemplo, si una persona parada en una esquina observa a un automóvil circular a una velocidad de 50 km/h hacia el norte, podría considerarse que el automóvil se mueve respecto a un punto fijo, el cual es la persona misma parada en la esquina, pero en realidad, la persona también se mueve, pues la tierra también se mueve, esta constante movimiento de rotación y de traslación. Ejemplo: Un tren cuya marcha es de 80 km/h viaja una persona a la cual se le ocurre caminar en el vagón en la misma dirección que la maquina, a una velocidad de 5 km/h, esto lo hace considerando el tren como un sistema de referencia inmóvil, sin embargo si otra persona observa el paso del tren, su sistema de referencia es la tierra, y para el la velocidad del pasajero se obtendrá al sumar la velocidad de este y la del tren, dando como resultado 85 km/h. Para describir la posición de una partícula sobre una superficie, se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares, en este sistema los ejes se cortan perpendicularmente en un punto 0 llamado origen, el eje horizontal es el de las abscisas o de las X y el eje vertical es el de las ordenadas o de lasY. Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme. Supongamos que en 1 segundo un móvil se desplaza 2 metros; al transcurrir 2 segundos, se habrá desplazado 4 metros; al transcurrir 3 segundos, se habrá desplazado 6 metros y así sucesivamente; en este caso observaremos que la velocidad permanece constante, ya que por cada incremento en el tiempo de 1 segundo, tendrá un incremento de 2 metros en su desplazamiento. Para representar algún cambio en una variable se utiliza la letra griega (delta). Por tanto, podemos escribir la formula de la velocidad en función de los cambios de su desplazamiento respecto al cambio en el tiempo de la siguiente forma: ∆𝑑 𝑑2 − 𝑑1 𝑣= = ∆𝑡 𝑡2 − 𝑡1 Siempre que se trate del movimiento de un móvil en línea recta, recorriendo desplazamientos iguales en tiempos iguales, la ∆𝑑 relación: ∆𝑡 será un valor constante donde: ∆𝑑 ∆𝑡 = 𝑘 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 La Segunda Ley de Newton establece lo siguiente: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. De esta forma podemos relacionar la fuerza y la masa de un objeto con el siguiente enunciado: 𝐹 = 𝑚𝑎 Una buena explicación para la misma es que establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera. También podemos decir que la segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que le sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre el. Definición: La fricción es una fuerza de contacto que actúa para oponerse al movimiento deslizante entre superficies. Actúa paralela a la superficie y opuesta al sentido del deslizamiento. Se denomina como Ff . La fuerza de fricción también se le conoce como fuerza de rozamiento. La fricción ocurre cuando dos objetos se deslizan entre sí o tienden a deslizarse. Cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie o a través de un medio viscoso, como el aire o el agua, hay una resistencia al movimiento debido a que el cuerpo interactúa con sus alrededores. Dicha resistencia recibe también el nombre de fricción. Podemos observar el siguiente ejemplo: Observa que el hombre realiza una fuerza sobre el objeto a la cual llamamos fuerza de empuje, también podemos llamarle fuerza aplicada. Podemos asumir que el objeto se desliza a la derecha, sin que haya rotación. La dirección de la fuerza, también es a la derecha, mientras que la fricción se dirige a la izquierda. En otras palabras la fuerza de fricción actúa paralela a la superficie y en contra del movimiento. La forma general de escribir la ecuación para la fuerza de fricción es de la siguiente manera: 𝐹𝑓 ≤ 𝜇𝐹𝑛 donde Ff es la fuerza de fricción mientras que μ es el coeficiente de fricción. Fricción Estática Fricción Cinética 𝐹𝑓 ≤ 𝜇𝑠𝐹𝑛 𝐹𝑓 ≤ 𝜇𝑘𝐹𝑛 Materiales en contacto Fricción estática Fricción cinética Hielo // Hielo 0.1 0.03 Vidrio // Vidrio 0.9 0.4 Vidrio // Madera 0.25 0.2 Madera // Cuero 0.4 0.3 Madera // Piedra 0.7 0.3 Madera // Madera 0.4 0.3 Acero // Acero 0.74 0.57 Acero // Hielo 0.03 0.02 Acero // Latón 0.5 0.4 Acero // Teflón 0.04 0.04 Teflón // Teflón 0.04 0.04 Caucho // Cemento (seco) 1.0 0.8 Caucho // Cemento (húmedo) 0.3 0.25 Cobre // Hierro (fundido) 1.1 0.3 Esquí (encerado) // Nieve (0ºC) 0.1 0.05 Articulaciones humanas 0.01 0.003 https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/segundaleydenewton https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/friccion Física General – Héctor Pérez Montiel. Publicaciones Culturales.