Introducción:
Primero para empezar se requiere dominar la transformación de una
unidad a otra.
Que es cinemática: es la rama de la física que estudia las leyes
del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan (las
fuerzas) y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función
del tiempo. La aceleración es el ritmo con el que cambia la velocidad. La
velocidad y la aceleración son las dos principales magnitudes que describen
cómo cambia la posición en función del tiempo.
Un cuerpo está en movimiento cuando su posición
está variando respecto a un punto considerado fijo, con el estudio de la
cinemática podemos predecir en qué lugar se encontrara un cuerpo que velocidad
tendrá al cabo de cierto tiempo, o también tendrá en que lapso, de tiempo
llegara a su destino.
Historia:
Los primeros en intentar describir el
movimiento fueron los astrónomos y los filósofos griegos. Hacia 1605, Galileo
Galilei hizo sus famosos estudios del movimiento de caída libre y de esferas en
planos inclinados a fin de comprender aspectos del movimiento relevantes en su
tiempo, como el movimiento de los planetas y de las balas de cañón. Posteriormente,
el estudio de la cicloide realizado por Evangelista Torricelli (1608-1647) fue
configurando lo que se conocería como geometría del movimiento.
Luego las aportaciones de Nicolás Copérnico,
Tycho Brahe y Johannes Kepler expandieron los horizontes en la descripción del
movimiento durante el siglo XVI. En el 1687, con la publicación de la obra
tituladaPrincipia, Isaac Newton hizo la mayor aportación conocida al estudio
sistemático del movimiento. Isaac Newton (1642 - 1727) fue un físico y
matemático inglés, considerado una de las mentes más brillantes en la historia
de la ciencia. Entre otros numerosos aportes, estableció las tres leyes del
movimiento que llevan su nombre, contribuyendo así al campo de la dinámica, y
también postuló la Ley de gravitación universal.
El nacimiento de la cinemática moderna tiene
lugar con la alocución de Pierre Varignon el 20 de enero de 1700 ante la
Academia Real de las Ciencias de París. Fue allí cuando definió la noción de
aceleración y mostró cómo es posible deducirla de la velocidad instantánea
utilizando un simple procedimiento de cálculo diferencial.
En la segunda mitad del siglo XVIII se
produjeron más contribuciones por Jean Le Rond d'Alembert, Leonhard Euler y
André-Marie Ampère y continuaron con el enunciado de la ley fundamental del
centro instantáneo de rotación en el movimiento plano, de Daniel Bernoulli
(1700-1782).
El vocablo cinemática fue creado por
André-Marie Ampère (1775-1836), quien delimitó el contenido de esta disciplina
y aclaró su posición dentro del campo de la mecánica. Desde entonces y hasta la
actualidad la cinemática ha continuado su desarrollo hasta adquirir una
estructura propia.
Con la teoría de la relatividad especial de
Albert Einstein en 1905 se inició una nueva etapa, la cinemática relativista,
donde el tiempo y el espacio no son absolutos, y sí lo es la velocidad de la
luz.
Elementos básicos de la cinemática
Los elementos básicos de la cinemática son el
espacio, el tiempo y un móvil.
En la mecánica clásica se admite la existencia
de un espacio absoluto, es decir, un espacio anterior a todos los objetos
materiales e independiente de la existencia de estos. Este espacio es el
escenario donde ocurren todos los fenómenos físicos, y se supone que todas las
leyes de la física se cumplen rigurosamente en todas las regiones del mismo.
Análogamente, la mecánica clásica admite la existencia de un tiempo absoluto
que transcurre del mismo modo en todas las regiones del Universo y que es
independiente de la existencia de los objetos materiales y de la ocurrencia de
los fenómenos físicos.
El móvil más simple que se puede considerar es
el punto material o partícula; cuando en la cinemática se estudia este caso
particular de móvil, se denomina cinemática de la partícula, y cuando el móvil
bajo estudio es un cuerpo rígido se lo puede considerar un sistema de
partículas y hacer extensivos análogos conceptos; en este caso se le denomina
cinemática del sólido rígido o del cuerpo rígido.
Fundamento de la cinemática clásica
El movimiento de una partícula (o cuerpo
rígido) se puede describir según los valores de velocidad y aceleración, que
son magnitudes vectoriales:
Si la aceleración es nula, da lugar a un
movimiento rectilíneo uniforme y la velocidad permanece constante a lo largo
del tiempo.
Si la aceleración es constante con igual
dirección que la velocidad, da lugar al movimiento rectilíneo uniformemente
acelerado y la velocidad variará a lo largo del tiempo.
Si la aceleración es constante con dirección
perpendicular a la velocidad, da lugar al movimiento circular uniforme, donde
el módulo de la velocidad es constante, cambiando su dirección con el tiempo.
Cuando la aceleración es constante y está en el
mismo plano que la velocidad y la trayectoria, tiene lugar el movimiento parabólico,
donde la componente de la velocidad en la dirección de la aceleración se
comporta como un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, y la componente
perpendicular se comporta como un movimiento rectilíneo uniforme, y se genera
una trayectoria parabólica al componer ambas.
Cuando la aceleración es constante pero no está
en el mismo plano que la velocidad y la trayectoria, se observa el efecto de
Coriolis.
En el movimiento armónico simple se tiene un
movimiento periódico de vaivén, como el del péndulo, en el cual un cuerpo
oscila a un lado y a otro desde la posición de equilibrio en una dirección
determinada y en intervalos iguales de tiempo. La aceleración y la velocidad
son funciones, en este caso, sinusoidales del tiempo.
Movimiento rectilíneo:
Es aquél en el que el móvil describe una
trayectoria en línea recta.
Movimiento rectilíneo uniforme:
En este movimiento la velocidad permanece
constante y no hay una variación de la aceleración (a) en el transcurso del
tiempo. Esto corresponde al movimiento de un objeto lanzado en el espacio fuera
de toda interacción, o al movimiento de un objeto que se desliza sin fricción.
Siendo la velocidad v constante, la posición variará linealmente respecto del
tiempo, según la ecuación:
Donde 
es la
posición inicial del móvil respecto al centro de coordenadas, es decir para 
Si 
la
ecuación anterior corresponde a una recta que pasa por el origen, en una
representación gráfica de la función 
tal como
la mostrada en la figura de abajo:
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
M.R.U.A
En éste movimiento la aceleración es constante,
por lo que la velocidad de móvil varía linealmente y la posición
cuadráticamente con tiempo. Las ecuaciones que rigen este movimiento son las
siguientes:
Donde es la posición inicial del móvil, 
es la posición final y 
su velocidad inicial, aquella que tiene para.
Obsérvese que si la aceleración fuese nula, las
ecuaciones anteriores corresponderían a las de un movimiento rectilíneo
uniforme, es decir, con velocidad 
constante.
Dos casos específicos de MRUA son la caída
libre y el tiro vertical. La caída libre es el movimiento de un objeto que cae
en dirección al centro de la Tierra con una aceleración equivalente a la
aceleración de la gravedad (que en el caso del planeta Tierra al nivel del mar
es de aproximadamente 9,8 m/s2). El tiro vertical, en cambio,
corresponde al de un objeto arrojado en la dirección opuesta al centro de la
tierra, ganando altura. En este caso la aceleración de la gravedad, provoca que
el objeto vaya perdiendo velocidad, en lugar de ganarla, hasta llegar al estado
de reposo; seguidamente, y a partir de allí, comienza un movimiento de caída
libre con velocidad inicial nula.
Velocidad lineal:
En física la velocidad lineal es la velocidad
que tiene un cuerpo cuando se mueve en una trayectoria rectilínea. Se mide en
distancia/tiempo ==> m/s y Es lo que se tarda en recorrer un espacio en
línea recta.
Esta velocidad resulta de dividir la longitud
del arco descrito por el móvil y el tiempo empleado en ello.
La velocidad lineal se puede representar por un
vector tangente a la circunferencia descrita, y cuyo módulo o intensidad es:
Siendo:
Vt la velocidad tangencial.
I la longitud del arco descrito por el móvil.
t el tiempo empleado en el movimiento.
La velocidad lineal se relaciona con la
velocidad angular de la siguiente forma:
V= ωR
La relación entre el radio y la velocidad lineal
es directamente proporcional.
Por esa razón, los LEDs que se encuentran en el
exterior, al tener mayor radio, tienen mayor velocidad lineal que los que se
encuentran en el interior del disco, (más próximos al centro), dado que la
velocidad angular es la misma en todos los puntos del disco.
Movimiento rectilíneo uniformemente variado:
M.R.U.V
El movimiento rectilíneo uniformemente variado
es aquel que experimenta aumentos o disminuciones y además la trayectoria es
una línea recta Por tanto, unas veces se mueve más rápidamente y posiblemente
otras veces va más despacio. En este caso se llama velocidad media.
Por tanto cabe mencionar que si la velocidad
aumenta el movimiento es acelerado, pero si la velocidad disminuye es retardado
La representación Gráfica Es Una Parábola y
existen dos Alternativas:
A) Si La Parábola Presenta Concavidad Positiva
(Simulando La Posición De Una "U"), El Movimiento Se Denomina
Movimiento Uniformemente Acelerado (M.U.A.).
B) Si La Parábola Presenta Concavidad Negativa
("U" Invertida), El Movimiento Se Denomina: Movimiento Uniformemente
Retardado (M.U.R.).
Esta parábola describe la relación que existe
entre el tiempo y la distancia, ambos son directamente proporcionales a la un
medio; y ese es el objetivo principal en que se basa el modelo de hipótesis de
trabajo.
S e puede interpretar que en el MRUV La
velocidad se mantiene constante a lo largo del tiempo.
