EL MOVIMIENTO – PRIMERA PARTE

La cinemática estudia el movimiento de los cuerpos usando palabras, diagramas, ecuaciones, números y gráficos. Lo importante de la cinemática es que nos permite construir y desarrollar modelos para describir el movimiento de objetos del mundo real.

En la primera parte, vamos a detenernos en el lenguaje de la cinemática. Las palabras que siguen son usadas para describir el movimiento. Es fundamental que se familiaricen con ellas y comprendan su significado.

  • Vectores
  • Escalares
  • Distancia
  • Posición
  • Desplazamiento
  • Rapidez
  • Velocidad
  • Aceleración
  • Marco de referencia
  • Origen

La física tiene un lenguaje propio que es la matemática; vamos a especificar y desarrollar los conceptos y a utilizar el lenguaje de la matemática para expresar nuestras ideas.

El movimiento puede ser descripto con palabras (posición, distancia, velocidad, rapidez, aceleración, etc.). A su vez, estas cantidades matemáticas se dividen en dos categorías. Pueden ser escalares o vectoriales y se distinguen fácilmente unas de otras por su definición.

  • Escalares son cantidades que se describen completamente solo por su magnitud.
  • Vectoriales son cantidades que se describen completamente por su magnitud, dirección y sentido.

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A partir de ahora, hay que tomar muy en cuenta la naturaleza escalar o vectorial de cada cantidad.

Por otra parte, será necesario siempre definir un marco de referencia y un origen a partir de los cuales describiremos los movimientos. Cualquier descripción que intentemos hacer no tendrá el menor sentido si previamente no nos ponemos de acuerdo en cuanto a desde qué el lugar la estamos haciendo. Así, para especificar la posición de los objetos, debemos primero definir respecto de qué punto (origen) la estamos determinando. El lenguaje cotidiano suele presuponer cuál es el origen. Por ejemplo, cuando un relator de fútbol afirma “Hay un tiro libre muy peligroso a 25 m”, en realidad está afirmando que la pelota se encuentra a 25 m del arco; o sea, en ese caso el origen es el punto en el cual se encuentra ubicado el arquero. Sin embargo, en nuestro intento por describir las leyes del movimiento de los objetos deberemos definir rigorosamente el punto al cual referiremos el movimiento y no dejar lugar a presupuestos.

Además del origen, deberemos definir un marco de referencia. Volviendo al ejemplo del relator de futbol, notamos que, respecto de la posición del tiro libre, la afirmación “a 25 m” no es la específica completamente, aun cuando admitamos que el origen es el punto donde se encuentra el arquero. “A 25 m” únicamente nos dice que la distancia del arco (origen) a la pelota es de 25 m, pero dicha distancia es solo una parte de la información necesaria para especificar su posición. En general, los relatores completan la información diciendo cosas como “Sobre la medialuna del área…”, “Sobre el ángulo del área penal que corresponde al palo izquierdo del arquero…” o “Una especie de córner corto desde la izquierda…”. Los relatores tiene un marco de referencia definido: la cancha de futbol. Nosotros en cada problema que abordemos, beberemos definir todos los elementos necesarios para fijar la posición de los objetos a estudiar, sin ningún tipo de ambigüedad. Para eso, en general, bastará con definir, además del origen, una dirección respecto al cual orientaremos las posiciones. El origen y dicha dirección serán nuestro marco de referencia.

IMPORTANTE: la posición de un objeto es un vector; además de especificar a qué distancia del origen se encuentra el objeto, hay que indicar en qué dirección se debe medir dicha distancia.

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Supongamos ahora que nuestros objetos únicamente se pueden mover sobre una recta. En ese caso, fijado el origen, no resulta necesario definir la dirección a la cual se referirán las orientaciones debidas a que, dada la distancia al origen, solo hay dos alternativas: que el objeto se encuentre a un lado o al otro del origen. Pensemos por ejemplo en el movimiento de un tren y definamos el origen en una estación. El tren puede estar de un lado de la estación o del otro. En este caso, el marco de referencia debería permitirnos especificar de qué lado de la estación se encuentra el tren. Como son solo dos posibilidades, podremos definirlas únicamente con un signo.  Bastará con identificar el signo + a un lado de la estación y con el signo – al otro. Para tales casos, el marco de referencia consiste en indicar qué resolvemos acerca de cuál es el sentido + y cuál es el sentido -. La posición sigue siendo un vector: no basta con dar la distancia al origen en que se encuentra el tren. Hay que especificar de qué lado de la estación está y para eso es necesario un signo.

En el próximo artículo “El movimiento (parte 2)” hablaremos sobre la distancia y el desplazamiento y también sobre la rapidez y la velocidad, ¡no te lo pierdas!

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