Cinemática – concepto, elementos y ejemplos

Te explicamos qué es la cinemática y cuál es el origen de esta rama de la física. Elementos de cinemática y ejemplos de aplicación.

cinemática
Los elementos básicos de la cinemática son tres: el espacio, el tiempo y un móvil.

¿Qué es la cinemática?

La cinemática es una rama de la física. investiga el movimiento de objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, sin considerar el origen de las fuerzas que los motivan. Se tienen en cuenta la velocidad (cambio de distancia por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de velocidad) del objeto en movimiento.

Los orígenes de la cinemática se remontan a la astronomía antigua, cuando astrónomos y filósofos como Galileo Galilei observaron el movimiento de esferas en planos inclinados y en caída libre para comprender el movimiento de los cuerpos celestes. Estos estudios, junto con los de Nicholas Copernicus, Tycho Brahe y Johannes Kepler, sirvieron como referencia para Isaac Newton al formular sus tres leyes del movimiento, y todos juntos sentaron las bases para la cinemática moderna a principios del siglo XVIII.

Las aportaciones de los franceses Jean Le Rond d’Alembert, Leonhard Euler y André-Marie Ampère fueron decisivas para el establecimiento de esta disciplina, nombrado por el propio Ampère como cinemática (del griego KinéinMuevete Muevete).

El postulado de la relatividad de Albert Einstein, muy posterior, dio la vuelta a esta disciplina y estableció una cinemática relativista en la que el tiempo y el espacio no son dimensiones absolutas, como lo es la velocidad de la luz.

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elementos de cinemática

Los elementos básicos de la cinemática son tres: espacio, tiempo y móvil.. Debemos recordar que en la mecánica clásica las dos primeras (tiempo y espacio) son dimensiones absolutas, independientes del móvil y anteriores a su existencia.

El espacio se describe mediante la geometría euclidiana, el tiempo se considera único en cada región del universo y cualquier móvil puede ser un móvil. Los móviles más simples son partículas (y su estudio abre el campo de la cinemática de partículas), pero los sólidos rígidos (análogos a un sistema de partículas y correspondientes a lo que conocemos como cuerpos u objetos) son más comúnmente considerados.

En este sentido, la cinemática clásica considera los siguientes tipos de movimiento:

  • Movimiento de línea suave. Un cuerpo se mueve en línea recta con velocidad constante v, sin aceleración.
  • Movimiento lineal uniformemente acelerado. Un cuerpo se mueve a una velocidad que varía linealmente con el tiempo (ya que su aceleración es constante).
  • Movimiento armónico simple. Es un movimiento alternativo periódico en el que un cuerpo oscila alrededor de un punto de equilibrio en una dirección específica y en unidades regulares de tiempo.
  • movimiento parabólico. Es la composición de dos movimientos rectilíneos diferentes: uno horizontal y con velocidad constante y el otro vertical y uniformemente acelerado.
  • Movimiento circular uniforme. Como su nombre lo indica, es el movimiento que hace círculos perfectos en su camino, dejando el módulo de su velocidad sin cambios a lo largo del tiempo.
  • Movimiento circular uniformemente acelerado. Es el movimiento que hace círculos perfectos en su camino, pero a una velocidad que varía en magnitud con el tiempo.
  • movimiento armónico complejo. Es la combinación de diferentes movimientos armónicos simples en diferentes direcciones.

Ejemplos de cinemática

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Las manecillas de un reloj ilustran un movimiento circular regular.

La mayoría de los movimientos conocidos en la superficie terrestre son buenos ejemplos para los estudios cinemáticos. La caída de un cuerpo, por ejemplo, es el movimiento uniformemente acelerado por la fuerza de gravedad que la tierra ejerce sobre todos los objetos. A esta fuerza la llamamos peso y apunta hacia el centro del planeta.

Otro ejemplo es un cuerpo suspendido de una banda de gomacomo una pluma cuyo movimiento es armónico simple o complejo según las fuerzas que ejerzamos sobre ella.

Finalmente, el movimiento de las manecillas del reloj o un objeto suelto en una centrífuga (por ejemplo, ropa en una lavadora) ilustran un movimiento circular uniforme o acelerado.

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