Cinemática: desplazamiento, velocidad y aceleración
¿Qué es la cinemática?
Todo en la Tierra se mueve. La vida es movimiento y la Tierra rebosa de ella. Entonces, un paso importante para comprender el mundo es comprender el movimiento, y de eso se trata la cinemática.
La cinemática es el estudio del movimiento, sin abordar ninguna de las fuerzas que provocan el movimiento. En cinemática, simplemente hablamos de cómo se mueven las cosas: cómo cambia su posición, qué tan rápido van y cómo cambia esa velocidad. Trazamos el movimiento usando gráficos, números y cálculos.
Desplazamiento
Para estudiar cinemática, hay ciertos términos clave que debemos comprender. Esos términos son los que la gente suele confundir, así que analicémoslos con cuidado.
El desplazamiento es el cambio de posición de un objeto o una persona, medido en metros. El desplazamiento es un vector, lo que significa que tiene magnitud (tamaño) y dirección. Por ejemplo, 50 millas se considera una distancia, pero 50 millas al norte del origen es un desplazamiento. El desplazamiento ignora el camino que tomó y solo considera los puntos inicial y final. Se dice que es “independiente del camino”. Puede recorrer un camino enorme y ventoso y recorrer una gran distancia, pero si termina donde comenzó, su desplazamiento es cero.
Una cosa que confunde el desplazamiento es que se puede utilizar de dos formas sutilmente diferentes. Se podría decir que durante un período de seis segundos, su desplazamiento fue de 4 metros en la dirección x negativa. Cuando dices eso, quieres decir que terminaste a 4 metros de donde empezaste después de los seis segundos.
Pero también podría decir que al final de los 6 segundos su desplazamiento es de 7 metros en la dirección x. Esos dos números pueden parecer contradictorios, pero no necesariamente están en desacuerdo en absoluto. Esto se debe a que el desplazamiento se puede medir en relación con un origen fijo o, alternativamente, se puede medir en relación con el punto de partida. Quizás comenzaste en la coordenada (11,0) y terminaste en la coordenada (7,0). Su desplazamiento al final de los 6 segundos fue de 7 metros en la dirección x, pero se desplazó 4 metros durante ese tiempo. Ambos hechos son ciertos. Se trata de la forma en que lo dices. Por eso es muy importante tener claro lo que quiere decir cuando habla de desplazamiento.
Velocidad
La velocidad es la tasa a la que cambia su desplazamiento; es lo rápido que te mueves y en qué dirección. La velocidad se mide en metros por segundo. Estrictamente hablando, 25 metros por segundo es una velocidad, pero 25 metros por segundo al norte es una velocidad. Sin embargo, a veces, en la vida cotidiana, la gente no menciona la dirección y aún la llama velocidad. Si su velocidad es de 45 metros por segundo, significa que su desplazamiento (posición) cambia 45 metros por segundo.
Aceleración
Por último, la aceleración es la tasa a la que cambia su velocidad, medida en metros por segundo por segundo (o metros por segundo al cuadrado). Tu aceleración te dice cuánto cambia tu velocidad por segundo, o la cantidad de metros por segundo que cambia por segundo. Por eso se mide en metros por segundo, por segundo. Por ejemplo, si actualmente te mueves a 6 metros por segundo y tienes una aceleración de 4 metros por segundo por segundo, un segundo después tendrás una velocidad de 10 metros por segundo. Un segundo después de eso, tendrás una velocidad de 14 metros por segundo. Luego 18, y así sucesivamente.
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Las personas tienden a usar accidentalmente la aceleración cuando se refieren a la velocidad. ‘Ese tipo está acelerando rápido’ podría ser cierto si están hablando de un auto de carreras en los primeros segundos de una carrera, pero no si el auto ya se está moviendo a 200 millas por hora. Si un automóvil se mueve a 200 millas por hora un segundo y aún se mueve a 200 millas por hora el siguiente segundo, su aceleración es cero.
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Por otro ejemplo, un caballo puede alcanzar una velocidad impresionante y mantenerla durante mucho tiempo, pero un guepardo es un experto en aceleración y puede alcanzar su velocidad máxima rápidamente. Es por eso que un caballo ganaría una carrera de larga distancia, pero un guepardo ganaría en una distancia corta.
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Resumen de la lección
Dediquemos un par de minutos a revisar lo que hemos aprendido.
La cinemática es el estudio del movimiento, sin considerar las fuerzas que hacen que un objeto se mueva. Hay muchos términos clave importantes en cinemática, pero los tres términos centrales son desplazamiento, velocidad y aceleración.
El desplazamiento es el cambio de posición de un objeto o una persona, medido en metros. La velocidad es la tasa a la que cambia su desplazamiento; es lo rápido que te mueves y en qué dirección. Y la aceleración es la tasa a la que cambia su velocidad, medida en metros por segundo por segundo (o metros por segundo al cuadrado). Los tres términos deben tener una dirección indicada porque son vectores.
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