¿Qué es la cinemática?
La cinemática es el estudio del movimiento, sin ninguna referencia a las fuerzas que provocan el movimiento. Básicamente significa estudiar cómo se mueven las cosas, no por qué se mueven. Incluye conceptos como distancia o desplazamiento, velocidad o velocidad y aceleración, y analiza cómo esos valores varían con el tiempo.
La cinemática se puede estudiar en una dimensión, como un autobús que circula por una carretera recta; en dos dimensiones, como un canon que se dispara con una vista lateral; e incluso en tres dimensiones. Las cosas se complican un poco más a medida que agrega dimensiones.
La cinemática tiene muchas ecuaciones asociadas: ecuaciones para objetos que se mueven a una velocidad constante, ecuaciones para objetos que se aceleran, incluso ecuaciones complejas para objetos donde la tasa de aceleración está cambiando. Pero a veces es más fácil usar representaciones gráficas de cantidades cinemáticas o, en una palabra, gráficos.
Gráficos de movimiento
Hay tres gráficos de movimiento principales que tienden a estudiarse en cinemática: gráficos de desplazamiento-tiempo, gráficos de velocidad-tiempo y gráficos de aceleración-tiempo. El desplazamiento se parece mucho a la distancia; para ser exactos, se trata de qué tan lejos estás de tu posición inicial. La velocidad es como la velocidad, pero con una dirección. Por ejemplo, 5 millas por hora es una velocidad, 5 millas por hora al norte es una velocidad. Y la aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad.
A continuación, se muestra un ejemplo de un gráfico de tiempo de desplazamiento :
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Muestra un objeto moviéndose a una velocidad constante alejándose de su posición inicial y luego reduciendo la velocidad hasta detenerse.
Para trazar un gráfico de velocidad-tiempo de este movimiento, podemos pensar conceptualmente sobre lo que está sucediendo o encontrar la pendiente del gráfico de desplazamiento-tiempo. La pendiente de la gráfica de tiempo de desplazamiento te indica la velocidad. Un gráfico de velocidad-tiempo del mismo movimiento se ve así:
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Vemos una velocidad constante al principio, y luego el objeto se ralentiza hasta detenerse. O en otras palabras, tenemos una velocidad positiva donde la pendiente del gráfico de desplazamiento era positiva y una velocidad que disminuye a cero donde la pendiente del gráfico de desplazamiento se aplana a cero.
Ahora, para pasar a una gráfica de tiempo de aceleración, podemos hacer lo mismo nuevamente: pensar en cómo la velocidad está cambiando conceptualmente o encontrar la pendiente de la gráfica de velocidad y tiempo. La pendiente de la gráfica de velocidad-tiempo te indica la aceleración. Y un gráfico de tiempo de aceleración del mismo movimiento se ve así:
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Al principio, hay aceleración cero porque el objeto se movía a una velocidad constante. Luego hay una aceleración negativa porque la velocidad se estaba volviendo más negativa. O, en otras palabras, aceleración cero donde la gráfica de velocidad tenía una pendiente de cero (donde era plana) y aceleración negativa donde la pendiente era negativa.
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Resumen de la lección
La cinemática es el estudio del movimiento, sin referencia a las fuerzas que provocan el movimiento. Incluye conceptos como distancia o desplazamiento, velocidad o velocidad y aceleración, y analiza cómo esos valores varían con el tiempo. La cinemática se puede estudiar en una, dos o tres dimensiones.
La cinemática tiene muchas ecuaciones asociadas, pero a veces es más fácil usar gráficos para comprender el movimiento. Hay tres gráficos cinemáticos principales: gráficos de tiempo de desplazamiento, gráficos de tiempo de velocidad y gráficos de tiempo de aceleración. El desplazamiento se parece mucho a la distancia; para ser exactos, se trata de qué tan lejos estás de tu posición inicial. La velocidad es como la velocidad, pero con una dirección. Y la aceleración es la tasa a la que cambia la velocidad, o cuánto cambia la velocidad cada segundo.
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