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Cinemática Cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos, aunque sin interesarse por las causas que originan dicho movimiento. Un estudio de las causas que lo originan es lo que se conoce como dinámica.

Las magnitudes que define la cinemática son principalmente tres, la posición, la velocidad y la aceleración. Posición: es el lugar en que se encuentra el móvil en un cierto instante de tiempo. Suele representarse con el vector de posición. Velocidad: es la variación de la posición respecto del tiempo. Nos indica si el móvil se mueve, es decir, si varía su posición a medida que varía el tiempo. Aceleración: indica cuánto varía la velocidad con relación del tiempo. El concepto de aceleración no es tan intuitivo como la velocidad.

Posición Para obtener la posición de algún objeto, es necesario elegir un punto de referencia y erigir un marco de referencia. La posición de una partícula en un cierto marco de referencia está dada por un vector de posición trazada desde el origen de dicho marco a la partícula. Cada punto del espacio tiene una posición diferente, por ende cuando el objeto se mueve en el espacio, cada punto que recorre tiene una posición descrita respecto al marco de referencia. Por lo general la posición de un objeto es función del tiempo, r(t).

Desplazamiento El desplazamiento es la diferencia entre la posición de un objeto en dos tiempos dados, esto corresponde a un vector ∆r = r(t) – r(t0 ) Trayectoria ó distancia recorrida

La trayectoria o distancia recorrida es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.

Velocidad La velocidad de una partícula es la rapidez con la que cambia de posición al transcurrir el tiempo. Esta cantidad es un vector y tiene la dirección del desplazamiento.

Si se mide el desplazamiento en intervalos muy pero muy pequeños la velocidad media para a ser la velocidad instantánea, entonces la velocidad tiene una dirección tangente a la trayectoria.

La velocidad instantánea es tangente a la trayectoria

La rapidez es la magnitud del vector velocidad, este es un escalar (no tiene asociada una dirección). Los marcadores en los vehículos, mal llamados velocímetros, miden la rapidez instantánea de un móvil, en realidad deberían llamarse rapidómetro.

Speedmeter (rapidómetro ≠ velocímetro)

Aceleración La aceleración es el cambio de la velocidad en un determinado tiempo. La aceleración media es: a = ∆v / ∆t = { v(t´) – v (t) } / { t´ - t }

Para que haya aceleración tiene que producirse una variación en la velocidad, como en los dos dibujos primeros. En el tercer caso no hay aceleración (a = 0), pues el ciclista marcha manteniendo constante su velocidad.

La aceleración, en un movimiento en línea recta, será:

a > 0, si la rapidez se incrementa (dirección de la velocidad será igual a la aceleración) a < 0, si la rapidez disminuye (dirección de la velocidad será contraria a la aceleración) a = 0, si la rapidez permanece constante

En general los movimientos tienen trayectorias que son curvilíneos, por tanto la velocidad es tangente a la trayectoria y la aceleración tendrá una componente tangente a la trayectoria conocida con aceleración tangencial y otra perpendicular a esta, cuya dirección es hacia el centro de curvatura, conocida como aceleración normal, la suma de ambas componentes generan el vector aceleración.

La figura muestra la trayectoria, la velocidad en los tiempos t0 y t y la dirección de la aceleración en ambos tiempos.

La dirección del cambio de velocidad ∆v tiene la misma dirección que la aceleración media a...