CAPÍTULO Nº 03: CINEMÁTICA DE UNA PARTÍCULA EN UNA Y DOS DIMENSIONES EN COORDENADAS RECTANGULARES 3.1.
Introducción a la cinemática de una partícula El fenómeno más obvio y fundamental que observamos a nuestro alrededor es el de
movimiento. El viento, las olas, los pájaros que vuelan, los animales que corren, las hojas que
caen – todos estos son fenómenos de fenómenos de movimiento. Prácticamente todos los procesos imaginables pueden describirse como el movimiento de ciertos objetos. La tierra y los planetas se mueven alrededor del sol; los electrones se mueven en el interior del átomo, dando lugar a la absorción y a la emisión de luz, o se mueven en el interior de un metal, produciendo una corriente eléctrica; las moléculas de un gas se mueven, dando lugar a la presión. Nuestra experiencia diaria nos dice que el movimiento de un cuerpo es influenciado por los cuerpos que lo rodean, esto es por sus interacciones con ellos. Lo que el físico y el ingeniero hacen, esencialmente, es ordenar las cosas de tal manera que bajo la interacción mutua de las partículas, se produzca una cierta clase de movimiento. En un tubo de televisión, el haz de electrones debe moverse de una cierta manera para producir una imagen en la pantalla. En una máquina térmica, las moléculas del combustible quemado deben moverse de tal manera que un pistón o una turbina se muevan a su vez en una dirección deseada. Una reacción química es la consecuencia de ciertos movimientos atómicos que dan por resultado un nuevo ordenamiento, formando nuevas clases de moléculas. El papel del físico es descubrir las razones de todos estos movimientos y el papel del ingeniero es ordenar las cosas de modo que se produzcan movimientos útiles, movimientos que hagan la vida más fácil. Hay varias reglas generales o principios que se aplican a todas las clases de movimiento, no importa cual sea la naturaleza de las interacciones. Este conjunto de principios, y la teoría que lo sustenta, se denomina Mecánica Para analizar y predecir la naturaleza de los movimientos que resultan de las diferentes clases de interacciones, se han inventado algunos conceptos importantes, tales como los de momentum, fuerza y energía. Si el momentum, la fuerza, y/o la energía se conocen y expresan en un modo cuantitativo es posible establecer reglas mediante las cuales pueden predecirse los movimientos resultantes. El momentum, la fuerza y la energía son tan importantes que raramente podemos analizar un proceso sin expresarlo en función de ellos. La mecánica, que es la ciencia del movimiento, es también la ciencia del momentum, la fuerza y la energía. Es una de las áreas fundamentales de la física, y debe comprenderse completamente antes de iniciar una consideración de interacciones particulares. En tiempo de Galileo ya se reconocía este papel básico de la mecánica. Las magnitudes que poseen magnitud, módulo, dirección y sentido, como el desplazamiento, la velocidad y la aceleración, son magnitudes vectoriales. 3.2.
Características de la velocidad de una partícula en una y dos dimensiones en coordenadas rectangulares. 1.
Las magnitudes que poseen magnitud, módulo, dirección y sentido, como el desplazamiento, la velocidad y la aceleración, son magnitudes vectoriales.
2.
El vector r apunta desde el origen arbitrario a la posición de la partícula. En el intervalo
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de tiempo ∆t , r cambia en ∆ r . El vector velocidad v representa el cambio en el tiempo del vector posición. Su magnitud es el módulo de la velocidad y apunta en la dirección del movimiento, tangente a la curva a lo largo de la cual se mueve la partícula. →
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∆r d r = El vector velocidad instantánea viene dado por: v = lim ∆ t → 0 ∆t dt →
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