Movimiento: lineal, armónico simple, circular y proyectil

¿Qué es Motion?

El movimiento en física se refiere a los cambios de posición de un objeto a lo largo del tiempo. Por lo general, describimos el movimiento usando varios números y términos, como desplazamiento o distancia, velocidad o rapidez, aceleración y tiempo.

Para describir el movimiento de un objeto o una persona, generalmente debe saber cómo se relaciona ese movimiento con la ubicación de un objeto o persona. ¿Por qué? Bueno, ahora mismo te estás moviendo. No importa quién sea o dónde se encuentre, puedo garantizar que se muda.

Si estás en la Tierra, te estás moviendo alrededor del planeta mientras gira sobre su eje; también te estás moviendo alrededor del sol con el movimiento de la Tierra. El sol está orbitando alrededor de la Vía Láctea y la galaxia se mueve dentro del grupo local de galaxias. Entonces, en este momento, en realidad se está moviendo a aproximadamente un millón de millas por hora. Cuando hablamos de movimiento, generalmente lo medimos en relación con algo: generalmente la superficie de la Tierra.

Hay muchos tipos de movimiento que estudiamos en física, incluido el movimiento armónico lineal, proyectil, circular y simple. Hoy vamos a resumir brevemente estos cuatro tipos de movimiento y lo que significan.

Tipos de movimiento

El movimiento lineal es movimiento en línea recta. También se llama movimiento 1-D, porque te estás moviendo en una dimensión. El movimiento lineal es generalmente el más fácil de describir: solo tiene un gráfico para el desplazamiento en el tiempo, un gráfico para la velocidad en el tiempo y un gráfico para la aceleración en el tiempo. Un automóvil que circula por una carretera perfectamente recta es un buen ejemplo de movimiento lineal.

Movimiento 1-D en una carretera recta

El movimiento de proyectil es un movimiento que involucra dos dimensiones, como el que ocurre en una fuente de agua. Cuando sueltas un proyectil, como una bala de cañón, una bala de un arma o una pelota de béisbol que sale de un bate, se mueve en una dimensión hacia arriba y hacia abajo y una dimensión hacia adelante y hacia atrás.

El movimiento del proyectil se puede ver en fuentes de agua

Describir el movimiento de un proyectil es similar a describir un movimiento lineal, excepto que lo grafica dos veces: una en el eje xy una vez en el eje y . Como resultado, tendrá dos gráficos de tiempo de desplazamiento, dos gráficos de tiempo de velocidad y dos gráficos de tiempo de aceleración. En el movimiento de un proyectil, el gráfico de aceleración en la dirección y siempre se ve igual. Eso es porque cualquier objeto afectado solo por la gravedad tiene una aceleración constante de -9,8 metros por segundo al cuadrado en la Tierra, lo que incluye las bolas que caen y las que previamente han sido lanzadas hacia arriba.

Gráfico de movimiento de proyectiles en dos dimensiones

El movimiento circular es, como era de esperar, movimiento en un círculo. Por ejemplo, imagina una bola girando sobre tu cabeza con una cuerda o un satélite orbitando la Tierra. Cuando un objeto se mueve en un círculo perfecto a una velocidad constante, tenemos diferentes ecuaciones que podemos usar para describir el movimiento. Una de las cosas que tienen de especial el movimiento circular es que representa un caso en el que un objeto se mueve a una velocidad constante, pero su velocidad está cambiando.

La velocidad se refiere a la velocidad con una dirección, y la dirección de un objeto que se mueve en un círculo cambia constantemente. Entonces, el movimiento circular es un movimiento acelerado: la velocidad está cambiando.

Movimiento circular

Por último, tenemos el movimiento armónico simple , que es un movimiento repetitivo o periódico en el que la fuerza de restauración es proporcional al desplazamiento desde una posición de equilibrio. Incluye cosas como péndulos y masas que se mueven hacia arriba y hacia abajo en un resorte. A medida que estira el resorte, hay una fuerza de restauración que quiere tirar de él hacia donde comenzó, y esa fuerza se vuelve más fuerte cuanto más tira. La descripción del movimiento armónico simple también incluye el uso de gráficos de desplazamiento, velocidad y aceleración, pero cuando los traza, ¡todos resultan ser curvas sinusoidales!

Movimiento armónico simple de un resorte

Resumen de la lección

En física, el movimiento se define como el cambio de posición de un objeto a lo largo del tiempo. Describimos el desplazamiento o la distancia del movimiento en términos de su velocidad o rapidez, aceleración y tiempo. Medimos el movimiento en relación con otra cosa, como la superficie de la Tierra, por ejemplo.

El movimiento lineal implica un objeto que se mueve en línea recta en una dimensión, como un automóvil que circula por una carretera perfectamente recta, mientras que el movimiento de un proyectil implica dos dimensiones, como el disparo de una bala de cañón. El movimiento circular ocurre en un círculo, como cuando una pelota gira sobre una cuerda. Encontramos movimiento armónico simple , o un movimiento repetitivo, donde una fuerza restauradora es proporcional al desplazamiento del equilibrio, como en péndulos y resortes.

Trazar gráficos de desplazamiento, velocidad y aceleración contra el tiempo son todas formas de describir el movimiento. Al describir el movimiento lineal, sólo se necesita un gráfico que representa cada uno de los tres términos, mientras que el movimiento de proyectiles requiere un gráfico de la x y Y ejes. Los gráficos de movimiento armónico simple son curvas sinusoidales.

El movimiento circular es diferente de otras formas de movimiento porque la velocidad del objeto es constante. Sin embargo, la velocidad del objeto, incluida la dirección, cambia.