Importancia de La cinemática, movimiento, desplazamiento y análisis de velocidad en los movimientos coplanarios

1. La
cinemáticaAlumno:
Yeferson Escalona
C.I: 27.011.585
Mecánica (79)

2. Introducción
Los elementos básicos de la cinemática son: movimiento, espacio y además el
tiempo. En cierto modo, prácticamente todas las mediciones científicas se reducen
finalmente a determinar posiciones y tiempos. Esto sucede aun en el caso de
variables aparentemente lejanas a la mecánica como la temperatura por ejemplo en
cuya determinación usualmente se debe leer la posición de una línea de mercurio en
el termómetro incluso aun mas como se vera mas adelante ,el concepto de
temperatura se asocia a la raíz cuadrada del promedió de los cuadros la velocidades
individuales de la moléculas .Es por esto que la determinación de la posición de los
cuerpos en función del tiempo es una rama importante de la física llamada
cinemática en ella se trata acerca de cómo describir el movimiento de los cuerpos sin
tratar sus causas.

3. Historia cinemática
Los primeros conceptos de la cinemática se remontan XIV
particularmente aquellos que forman de la doctrina de la intensidad
de las formas o teoría de los cálculos estos desarrollos se deben a
científicos como William Heytesbury y Richard Swineshead en
Inglaterra y otros como Nicolás remese de la escuela francesa.
Hacia el 1604 Galileo Galilei hizo sus primeros estudios del
movimiento de la caída libre y de esferas en planos inclinados a fin
de comprende aspectos del movimiento relevantes de su tiempo.
Como el movimiento de los planetas y las balas de cañón.
Posteriormente el estudio de la cicloide realizado por el evangelista
Torricelli va configurado lo se conocería como geometría del
movimiento.
El estudio de la cinemática moderna tiene lugar con la adulación de
pirre Varignon el 20 de enero de 1700 ante la academia real de las
ciencias de París. En esta ocasión define la noción de la
aceleración y muestra como es posible deducirla de la velocidad
instantánea con la ayuda de un simple procedimiento
de calculo diferencial.
En la segunda mitad del siglo XVII se produjeron mas contribuciones con Jean le Rond
Dálembert leo Leonard Euler y André-Marie ampere continuado con el enunciado de la ley
fundamental del centro instantáneo de rotación en el movimiento plano de Daniel Bernulli(1700-
1782)

4. Cinemática
La cinemática es la rama de la
mecánica clásica que estudia las
leyes del movimiento de los cuerpos
sin tener en cuenta las causas que
lo producen, limitándose
esencialmente al estudio de la
trayectoria en función del tiempo.
En este capitulo estudiaremos los
rectilíneo.
El movimiento rectilíneo es aquel
que ocurre en una línea recta un
objeto esta en movimiento si su
posición cambia la distancia y el
movimiento nos ayuda a determinar
la distancia movida .si te mueves
mas deprisa o mas despacio tu
rapidez cambia de modo que la
velocidad se describe el cambia de
posición atreves de un tiempo. La
razón a la cual cambia la velocidad
en un intervalo de tiempo . La razón
a la cual cambia la velocidad en un
intervalo de tiempo dado se llama
aceleración.
En la cinemática se utiliza un
sistema de coordenadas para
describir las trayectorias,
denominado sistema de
referencia la velocidad es el
con el que cambia de
posición un cuerpo la
aceleración es el ritmo con el
que el cuerpo cambia su
velocidad la velocidad y la
aceleración son las
principales cantidades que
describen como cambia su
posición en función del
tiempo un móvil.
Tiene gran importancia, porque
nos explica cada movimiento de
cualquier cuerpo existente, en
pocas palabras, sin la cinemática,
no sabríamos el por qué de cada
movimiento que podemos observar

5. Movimiento
Un sistema físico real se caracteriza por, al menos, tres propiedades
importantes:
1)Tener una ubicación en el espacio-tiempo
2)Tener un estado físico definido sujeto a evolución temporal.
3)Poderle asociar una magnitud física llamada energía.
El movimiento se refiere al cambio de ubicación en el espacio a lo largo del
tiempo, tal como es medido por un observador físico. Un poco más
generalmente el cambio de ubicación puede verse influido por las
propiedades internas de un cuerpo o sistema físico, o incluso el estudio del
movimiento en toda su generalidad lleva a considerar el cambio de dicho
estado físico.
La descripción del movimiento de los cuerpos físicos se
denomina cinemática (que solo se ocuparía de las propiedades 1 y 2
anteriores). Esta disciplina pretende describir el modo en que un
determinado cuerpo se mueve y qué propiedades tiene dicho movimiento.
La física clásica nació estudiando la cinemática de cuerpos rígidos.
En mecánica, el movimiento es un cambio de la posición de un cuerpo a lo
largo del tiempo respecto de un sistema de referencia.
El estudio del movimiento se puede realizar a través de la cinemática o a
través de la dinámica. En función de la elección del sistema de referencia
quedarán definidas las ecuaciones del movimiento, ecuaciones que
determinarán la posición, la velocidad y la aceleración del cuerpo en cada
instante de tiempo. Todo movimiento puede representarse y estudiarse
mediante gráficas. Las más habituales son las que representan el espacio,
la velocidad o la aceleración en función del tiempo.

6. Desplazamiento
La distancia se refiere a cuanto
espacio recorre un objeto durante
su movimiento. Es la cantidad
movida. También se dice que es
la suma de las distancias
recorridas. Por se una medida de
longitud, La distancia se expresa
en unidades de metro según el
sistema internacional de medidas.
Al expresar la distancia, por ser
una cantidad escalar, basta con
mencionar la magnitud y la
unidad. Imagina que empiezas a
caminar siguiendo una
trayectoria: ocho metros al norte y
doce metros al este y finalmente
ocho metros al sur .Luego del
recorrido la distancia total
recorrida será de 28 metros. El
numero 28 representa la
magnitud de distancia recorrida
Desplazamiento se
refiere a la distancia
y ala dirección de la
posición final
respecto a la
posición inicial de un
objeto Al igual que la
distancia , el
desplazamiento es
una medida de
longitud por lo que el
metro es la unidad
de medida S in
embargo al expresar
el desplazamiento
es una medida y la
dirección. El
desplazamiento es
una cantidad de tipo
vectorial. Los
vectores se
describen apartide la
dirección.
Cuando el objeto termina en el mismo lugar que el
de inicio el desplazamiento final e inicial son iguales
se conoce como paso cerrado . El cambio en la
posición de un objeto también se puede representar
gráficamente las características de las graficas so n
parámetros que nos ayudan a describir el
movimiento del objeto bajo el estudio

7. Análisis de velocidad y
aceleración en movimiento
coplanario
Debido a que el movimiento es inerte a las maquinas, a las cantidades cinemáticas como la velocidad y la
aceleración son de importancia para la ingeniería en el análisis y diseño de los componentes de las
maquinas. Los valores cinemáticos en las maquinarias han alcanzado magnitudes extraordinarias . Las
velocidades de rotación que una vez se consideraron altas aun valor de 10 000rpm, ahora se aproximan a
100 00rpm
Velocidades
La velocidad centrípeta en la periferia
de un rotor depende del cuadrado de la
velocidad de rotación y el tamaño.
En las turbinas, dichas aceleraciones
se están aproximando a valores de 1 a
3 millones de pies/segundos cuadrados
o sea aproximadamente de 30 000g a
100 000g valores que se pueden
comparar con la aceleración de 10g
que soportan los pilotos de aviones o
de 1000 que soportan los pistones
automotrices.
La mayoría de los
mecanismos elementales
se encuentran en
movimiento plano o se
pueden analizar como
tales. Los mecanismos en
los que todas las
partículas se mueven en
planos paralelos se dice
que están en movimiento
plano o coplanario
Movimiento plano Los grandes rotores de los
motores a chorro trabajan a
velocidades de 10 000 a 15
000 rpm y las ruedas de
turbinas pequeñas giran a una
velocidad de 30 000 a 60 000
rpm.
El tamaño de los rotores y su
velocidad de rotación se
relaciona en tal forma que a
menor tamaño mayor será la
velocidad de rotación permitida.
Una cantidad mas básica en
los rotores es la velocidad
periférica, la cual depende de
la velocidad de rotación y del
tamaño.
Aceleraciones

8. aceleración
Los conceptos de velocidad y aceleración están relacionados pero
muchas veces se hacen interpretaciones incorrecta de esta relación.
Muchas personas piensan que cuando se mueve con una gran
velocidad su aceleración también es grande que sise mueve a una
velocidad pequeña es porque su aceleración es pequeña su
velocidades cero, entonces su aceleración también debe ser cero.
esto es error.
•La aceleración relaciona los cambios de la velocidad con el tiempo
en el que se produce ,es decir que mide como de rápidos son los
cambios de velocidad:
•Una aceleración grande significa que la velocidad cambia
rápidamente
•Una velocidad pequeña significa que la velocidad
cambia lentamente
•Una velocidad ceros significa que la velocidad no
cambia
La aceleración nos dice como cambia la velocidad y
no como es la velocidad.
Como la velocidad es una magnitud que contempla la
rapidez de un móvil y su dirección los cambios que se
produzcan en la velocidad serán debidos a
variaciones en la rapidez

9. Movimiento rectilíneo
Los movimientos rectilíneos, que siguen
una línea recta son los movimientos mas
sencillos .Movimientos mas complicados
pueden ser estudiados como la
composición de movimientos rectilíneos
elementales .Tal es el caso por ejemplo de
los movimientos de proyectiles.
el movimiento rectilíneo uniforme fue
nombrado por primera vez, por Galileo
Galilei en los siguientes términos .por
movimiento igual o uniforme entiendo
aquel los espacios recorridos por un móvil
en tiempos iguales tómese como se tome
resultan iguales entre si o dicho de otro
modo es un movimiento de velocidad
constante.
El MRU se caracteriza por:
•El movimiento se que se realizan una
solo dirección en el eje horizontal.
•La velocidad constante implica magnitud ,
sentido y dirección inalterables.
•La magnitud de la velocidad recibe el
nombre de rapidez. Este movimiento no
presenta aceleración
Características la distancia recorrida
se calcula multiplicando la magnitud
de la velocidad media por el tiempo
trascurrido .esta relación también es
aplicable si la trayectoria no es
rectilínea , con talque la rapidez o
modulo de la velocidad sea constante
llamado movimiento de un cuerpo. Al
representar gráficamente la velocidad
en función del tiempo se obtiene un
recta paralela al eje de abcisas .
Además el área bajo la recta
producida representa la distancia
recorrida
La representación grafica de la
distancia recorrida en función del
tiempo da lugar a una recta cuya
dependiente se corresponde con la
velocidad.
Por lo tanto el movimiento puede
considerarse en dos sentidos una
velocidad negativa representa un
movimiento en dirección contraria al
sentido que convencionalmente
hayamos adoptado como positivo.

10. Movimiento rectilíneo
De acuerdo con la
primera ley de newton
toda partículas
permanecen en reposo o
en movimiento rectilíneo
uniformemente cuando
no hay una fuerza neta
que actúe sobre el cuerpo
. Esta es una situación
ideal ya que siempre
existen fuerzas que
tienden a alternar el
movimiento
De las partículas , por la que en el movimiento rectilíneo uniforme es
difícil encontrar amplificada a tiempos iguales distancias iguales.
Aplicaciones:
En astronomía se utiliza para, entonces sabiendo la distancia de un
objeto se puede saber el tiempo que tarda en recorrer esa distancia . Po
ejemplo el sol se encuentra a 15000000 km . La luz por lo tanto ,
tarda500 segundos en llegar hasta la tierra .
La realidad es un poco mas compleja ,con la relatividad por medio, pero
a grades rasgos podemos decir que la luz sigue un movimiento rectilíneo
uniforme.

11. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es aquel que un móvil
se desplaza sobre una trayectoria recta sometido a una aceleración
constante.
Un ejemplo de este tipo es el de caída libre vertical en el cual la
aceleración interviene y es considerada costaren es la que corresponde
a la gravedad
También puede definirse el movimiento como el que realiza una
partícula que partiendo del reposo es acelerado por una fuerza constarte.
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es un caso particular
del movimiento uniformemente acelerado.
Movimiento rectilíneo uniforme acelerado en mecánico
newtoniana
En mecánica clásica el movimiento rectilíneo uniformemente acelerando
presenta tres características fundamentales
.La aceleración y la fuerza resultantes sobre la partícula son constantes
.La velocidad varia linealmente respecto del tiempo
.La posición varia según una relación cuadrática respecto al tiempo.
La figura muestra las relaciones respecto del tiempo del
desplazamiento ,velocidad y aceleración en el caso concreto de la caída
libre .

12. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
Movimiento acelerado en
mecánica quántica:
En 1975 Stephen
Hawking conjeturo que
cerca del horizonte de
eventos de un agujero
negro debía aparecer una
producción de partículas
cuyo espectro de energías
correspondía con la de un
cuerpo negro cuya
temperatura fuera
diversamente
proporcional a la masa del
agujero . En un análisis
de observadores
acelerados , Paúl Davies
probó que el mismo
argumento de Hawking
era aplicable a estos
observadores
En 1976 Bill Unruh
basándose en los
trabajadores de Hawking
y Davies predijo que un
observador acelerado
observaría radiación de
tipo Hawking
donde un observador inercial no
observaría edad En Osten otras
palabras el efecto Unruh afirma
que el vacío es percibido como
mas caliente por un observador
acelerado. La temperatura
efectiva es proporcional a la
aceleración .de hecho el estado
quántico que percibe el
observador acelerado es un
estado moviéndose en el
espacio abierto puede medir su
aceleración midiendo la
temperatura del fondo térmico
que le rodea. Esto es similar al
caso relativista clásico en donde
un observados acelerado que
observa una carga eléctrica en
reposo respecto a al puede
medir la radiación emitida por
esta carga y calcular su propia
aceleración absoluta

13. Caída libre
En física , se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un capo gravitatorio. Esta
definición formal excluye a todas las caídas reales influencia en mayor o menor medida por la resistencia aerodinámicas el
aire así como a cualquier otra que lugar en el seno de un fluido ; sin embargo es frecuente también referirse
coloquialmente a estas como caídas libres , aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general
despreciadas.
El concepto aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la acción
desaceleradota de la gravedad , como un disparo vertical o alas satélites no impulsados por una orbita
alrededor de la tierra . Otros sucesos referidos también como caída libre lo constituyen las trayectorias que
debimos en el espacio tiempo descritas en la teoría de la relatividad