Este documento presenta una introducción a la cinemática. Explica que la cinemática estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar las fuerzas, a diferencia de la dinámica. Describe brevemente la historia de la cinemática y sus desarrollos clave. También define conceptos básicos como posición, velocidad, aceleración, y diferentes tipos de movimiento como el movimiento rectilíneo uniforme y el movimiento circular uniforme.

1. CINEMÁTICA
ESCUELA SECUNDARIA GENERAL No. 7 “ISAAC NEWTON”
CD. MADERO TAMAULIPAS
Ciencias Físicas:
Materiales de soporte Académico
LUCILA CENTENO
Rev. Biol. R. Rivera O.

2. CINEMÁTICA:
La cinemática es una rama de la física dedicada al
estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio,
sin atender a las causas que lo producen (lo que
llamamos fuerzas).
Por lo tanto, la cinemática sólo estudia el movimiento
en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las
interacciones o causas que lo producen.

3. HISTORIA DE LA CINEMÁTICA:
Hacia 1605, Galileo Galilei hizo sus famosos estudios del
movimiento de caída libre y de esferas en planos inclinados a fin
de comprender aspectos del movimiento relevantes en su
tiempo, como el movimiento de los planetas y de las balas de
cañón
Posteriormente, el estudio de la cicloide realizado por
Evangelista Torricelli fue configurando lo que se conocería como
geometría del movimiento.

4. SU ORIGEN
El nacimiento de la cinemática moderna tiene lugar con la
alocución de Pierre Varignon En enero de 1700 ante la
Academia Real de las Ciencias de París. Fue allí cuando
definió la noción de aceleración y se mostró cómo es
posible deducirla de la velocidad instantánea con la ayuda
de un simple procedimiento de cálculo diferencial.
En la segunda mitad del siglo XVIII se produjeron más
contribuciones por Jean Le Rond d'Alembert, Leonhard
Euler y André-Marie Ampere y continuaron con el
enunciado de la ley fundamental del centro instantáneo de
rotación en el movimiento plano, de Daniel Bernoulli.

5. SU DESARROLLO
El vocablo: cinemática fue creado por André-Marie
Ampere, quien delimitó el contenido de esta disciplina y
aclaró su posición dentro del campo de la mecánica.
Desde entonces, y hasta nuestros días, la cinemática ha
continuado su desarrollo hasta adquirir una estructura
científica de naturaleza propia.
Con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein
en 1905 se inició una nueva etapa: la cinemática
relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos,
y sí lo es la velocidad de la luz.

6. ELEMENTOS BÁSICOS DE LA CINEMÁTICA:
Los elementos básicos de la cinemática son:
espacio, tiempo y móvil
En la mecánica clásica se admite la existencia de un espacio
absoluto, es decir, un espacio anterior a todos los objetos
materiales e independientes de la existencia de estos.
Este espacio es el escenario donde ocurren todos los
fenómenos físicos, y se supone que todas las leyes de la física
se cumplen rigurosamente en todas las regiones del mismo.
El espacio físico se representa en la mecánica clásica
mediante un espacio puntual euclídeo.

7. SUS ELEMENTOS
El móvil más simple que se puede considerar es el
punto material o partícula; cuando en la cinemática se
estudia este caso particular de móvil, se denomina
cinemática de la partícula, y cuando el móvil bajo
estudio es un cuerpo rígido se lo puede considerar un
sistema de partículas y hacer extensivos análogos
conceptos; en este caso se le denomina cinemática
del sólido rígido o del cuerpo rígido

8. MOVIMIENTOS CINEMÁTICOS:
• Movimiento rectilíneo uniforme: describe una trayectoria recta y uniforme cuando
su velocidad es constante en el tiempo es decir su a=0.
• Movimiento rectilíneo acelerado uniforme: En el que un cuerpo se desplaza sobre
una recta con aceleración constante. En cualquier intervalo de tiempo la a=cte.
• Movimiento Circular: se basa en un eje de giro y radio cte. La trayectoria será una
circunferencia. Si la velocidad de giro es cte. se produce un movimiento circular, con
radio fijo y velocidad angular.
• Movimiento Parabólico: Al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una
parábola.

9. MOVIMIENTOS CINEMÁTICOS
• Movimiento armónico simple: Es un movimiento periódico
de vaivén, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de
una posición de equilibrio en una dirección determinada y en
intervalos iguales de tiempo
• Movimiento circular uniforme: Se caracteriza por tener
una velocidad angular constante por lo que la aceleración
angular es nula. La velocidad lineal de la partícula no varía
en módulo, pero sí en dirección. La aceleración tangencial
es nula; pero existe aceleración centrípeta (la aceleración
normal), que es causante del cambio de dirección.

10. CINEMÁTICA RELATIVISTA:
En la relatividad, lo que es absoluto es la velocidad de la luz en el vacío,
no el espacio o el tiempo.
Todo observador en un sistema de referencia inercial, no importa su
velocidad relativa, va a medir la misma velocidad para la luz que otro
observador en otro sistema. Esto no es posible desde el punto de vista
clásico.
Las transformaciones de movimiento entre dos sistemas de referencia
deben tener en cuenta este hecho, de lo que surgieron las
transformaciones de Lorentz. En ellas se ve que las dimensiones
espaciales y el tiempo están relacionadas, por lo que en relatividad es
normal hablar del espacio-tiempo y de un espacio cuatridimensional.

11. CINEMÁTICA Y RELATIVIDAD
Hay muchas evidencias experimentales de los efectos relativistas.
Por ejemplo, el tiempo medido en un laboratorio para la desintegración
de una partícula que ha sido generada con una velocidad próxima a la de
la luz es superior al de desintegración medido cuando la partícula se
genera en reposo respecto al laboratorio.
Esto se explica por la dilatación temporal relativista que ocurre en el
primer caso.

12. CINEMÁTICA DE UNA PARTÍCULA:
• Posición (r): Lugar que ocupa un objeto o cuerpo (vector posición)
• Desplazamiento (s): Cambio de posición de un cuerpo u objeto.
• Velocidad (v):Cambio de posición de un cuerpo respecto al tiempo.
• Velocidad Instantánea: Cambio de desplazamiento de un cuerpo
respecto al tiempo.
• Aceleración (a): Cambio de la velocidad con respecto al tiempo.
• Aceleración Instantánea: Variación de la velocidad con respecto al
tiempo.

13. EL MOVIMIENTO POR UNA PARTÍCULA:
El movimiento trazado por una partícula lo mide un observador respecto
a un sistema de referencia.
Desde el punto de vista matemático, la cinemática expresa cómo varían
las coordenadas deposición de la partícula (o partículas) en función del
tiempo.
La función matemática que describe la trayectoria recorrida por el cuerpo
(o partícula) depende de la velocidad y de la aceleración.

14. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA
El movimiento de una partícula (o cuerpo rígido) se puede describir
según los valores de velocidad y aceleración, que son magnitudes
vectoriales.
• Si la aceleración es nula, da lugar a un movimiento rectilíneo
uniforme y la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo.
• Si la aceleración es constante con igual dirección que la velocidad, da
lugar al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y la
velocidad variará a lo largo del tiempo.

15. MOVIMIENTOS
• Si la aceleración es constante con dirección perpendicular a la
velocidad, da lugar al movimiento circular uniforme, donde el módulo
de la velocidad es constante, cambiando su dirección con el tiempo.
• Cuando la aceleración es constante y está en el mismo plano que la
velocidad y la trayectoria, tiene lugar el movimiento parabólico, donde
la componente de la velocidad en la dirección de la aceleración se
comporta como un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, y la
componente perpendicular se comporta como un movimiento rectilíneo
uniforme, y se genera una trayectoria parabólica al componer ambas.

16. MOVIMIENTOS
•
Cuando la aceleración es constante pero no está en el mismo
plano que la velocidad y la trayectoria, se observa el efecto de
Coriolis.
• En el movimiento armónico simple se tiene un movimiento
periódico de vaivén, como el del péndulo, en el cual un cuerpo
oscila a un lado y a otro desde la posición de equilibrio en una
dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. La
aceleración y la velocidad son funciones, en este caso,
sinusoidales del tiempo.

17. VELOCIDAD:
La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que
expresa la distancia recorrida por un objeto en la unidad de
tiempo. Se representa por V.
Sus dimensiones son [Distancia]/[Tiempo].
Ecuación: V = d/t
Su unidad en el Sistema internacional: m/s.

18. TIPOS DE VELOCIDAD:
• Media: esta muestra la velocidad en un determinado intervalo de
tiempo y se calcula por medio de la división del desplazamiento por el
tiempo que transcurrió.
• Instantánea: por medio de esta se puede saber cuál es la velocidad
de un determinado objeto que se mueve en un trayecto que se
caracteriza por ser un período de tiempo sumamente corto, por lo que
el espacio recorrido también lo será. Esto hace que represente tan sólo
un punto de la trayectoria.
• Relativa: esta se establece a partir de dos observadores y surge del
valor de la velocidad de uno de los observadores que ha sido medida
por el otro.

19. VELOCIDADES HUMANAS
Por otro lado, en relación al cuerpo humano, también hay distintas
clases de velocidades, de acuerdo a sus características:
• Velocidad de reacción: es la capacidad de responder frente a un
estímulo en la menor cantidad de tiempo posible. Esta velocidad tiene
como valor límite 1/10 segundo.
La velocidad de reacción está propulsada por el sistema nervioso.
• Velocidad de acción: esta se define como la capacidad de mantener
la máxima velocidad en relación con la acción realizada.

20. VELOCIDADES HUMANAS
• Velocidad de resistencia: es la capacidad de lograr repetir la acción
a máxima velocidad en reacciones cortas.
• Velocidad gestual: es la capacidad de respuesta, en la menor
cantidad de tiempo posible, a un gesto. Esto depende del
entrenamiento que se tenga en relación al gesto y de la ubicación del
miembro en el que se reciba dicho gesto.
• Velocidad de desplazamiento o de traslación: esta está
determinada por la realización de un determinado recorrido en el
menor tiempo posible. Dependerá de factores fisiológicos, físicos y
mecánicos.
• Velocidad mental: esta es la rapidez con la que se responde frente a
una proposición motriz o verbal .

21. ACELERACION:
En física , la aceleración es una magnitud vectorial que nos indica la
variación de la velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la
mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por A. Su
unidad en el sistema internacional es el m/s2 .
En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la
aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él
mismo (segunda ley de Newton):
F = m x a a = F / m
donde F es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo, m es
la masa del cuerpo, y a es la aceleración.
La relación anterior es válida en cualquier sistema de referencia inercial.

22. TIPOS DE ACELERACIÓN:
La llamada gravedad de la tierra, que es una aceleración cuyo
valor en la superficie del planeta es, aproximadamente, de
9,81 m/s².
Esto quiere decir que si se dejara caer libremente un objeto,
aumentaría su velocidad de caída, aproximadamente, 9,81
m/s por cada segundo que pasara siempre que omitamos la
resistencia aerodinámica del aíre.
El objeto caería, por tanto, cada vez más rápido, respondiendo
dicha velocidad a la ecuación v= a x t = G x t = 9,81 x t.

23. CONDICIONANTES DE LA ACELERACIÓN
Una maniobra de incremento de la velocidad de un vehículo, sugiere un cambio de
velocidad de menos a más; POR LO QUE LA ACELERACIÓN ES CONDICIONADAA
POSITIVO o aceleración positiva. Simplemente aceleración.
Caso contario, si el vehículo decrementa su velocidad, se sugiere un cambio de la
velocidad de más a menos; POR LO QUE LA ACELERACIÓN ES CONDICIONADA A
NEGATIVO o aceleración negativa. Simplemente desaceleración.
Las unidad de la aceleración es: longitud / tiempo² (en unidades del sistema
internacional) el m/s².
En el caso de la aceleración gravitacional se suele representar mediante una g en vez
de una a, siendo g o g0 la aceleración estándar de caída libre de los cuerpos en la
Tierra, cuyo valor es 9,80665 m/s², causada por el campo gravitatorio de nuestro
planeta al nivel del mar a una latitud de 45,5