Fisica General Burbano

MECÁNICA
CAPÍTULO III
CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA. MAGNITUDES
FUNDAMENTALES. MOVIMIENTO RECTILÍNEO
III – 1. Mecánica
A) INTRODUCCIÓN
«La MECÁNICA estudia el estado de reposo y movimiento de los cuerpos».
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
La MECÁNICA CLÁSICA y por extensión la FÍSICA CLÁSICA cuya formulación fue terminada a principios
del siglo XX*, está limitada al análisis de objetos muy grandes comparados con los del átomo;
también a los que se mueven con velocidades muy pequeñas comparadas con la de la luz. Estas limitaciones
no descalifican «para nada» a la Física clásica, ya que actualmente son innumerables las
aplicaciones de todo tipo que de ella hacemos.
III – 2. Cinemática
«La CINEMÁTICA es la parte de la mecánica que estudia los movimientos independientemente
de las causas que los producen».
Para el entendimiento del problema que se plantea la cinemática pensemos, por ejemplo, en
las cuestiones que se tratan en la colocación en órbita de un satélite artificial; antes de su lanzamiento
necesitamos predecir su futuro, es decir: «el satélite a tal hora (en tal instante) tendrá que
estar colocado en ... y con una velocidad de ... para retornarlo a la Tierra desde la posición que
ocupa en tal instante habrá que darle una aceleración de ... causada por el cohete de retorno...».
No tratamos, en este capítulo, de dar solución a un problema tan complicado como éste en el que
se han empleado años y años de investigación tecnológica para hacerlo efectivo, pero manejaremos
los conceptos básicos que han servido para hacer que se resuelva.
El problema fundamental de la cinemática consiste en describir y predecir el movimiento
futuro, determinar posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo,
condicionados a las características del problema, lo que analíticamente equivale a obtener
relaciones del tipo f(x, y, z, t) = 0.
III – 3. Partícula. Movimientos absolutos y relativos
«PARTÍCULA es un punto material, un ente ideal cuyo volumen consideramos nulo».
Localizamos a los objetos en un punto, cuando sus dimensiones no intervienen en el análisis
de sus movimientos, y en consecuencia no consideramos la rotación alrededor de un eje que pase
por él. Así por ejemplo: un transatlántico es pequeño en comparación con la longitud de su ruta,
por lo que al describir su movimiento por el océano, se considera que la nave es un punto; para
un astrónomo una estrella, e incluso una galaxia, pueden ser consideradas como partículas; sin
embargo para un físico atómico los átomos no lo son.
Si se analiza la palabra movimiento podremos decir que:
Un punto se mueve cuando su posición varía con relación a un sistema de ejes que consideramos
fijo. Si los ejes de referencia están realmente fijos, el movimiento es ABSOLUTO; si
no lo están, al movimiento se le llama RELATIVO.
Cuando vamos en un tren en marcha, quietos en nuestro asiento, no nos movemos con respecto
al tren; sin embargo nos movemos con respecto a un poste de telégrafos clavado en la Tierra.
Asimismo, podremos estar quietos sobre la Tierra, pero estaremos en movimiento con respecto
al centro de la Tierra, que a su vez se desplaza respecto del centro del Sol... No existiendo puntos
fijos en el Universo, todo movimiento real es relativo.
Por lo tanto, en la descripción que hagamos de un movimiento tendremos que especificar el
sistema de referencia desde el que lo describimos.
Es evidente que dos observadores que se encontrasen en diferentes sistemas de referencia,
describirían el movimiento de un cuerpo de forma distinta, a menos que se encontraran en reposo
el uno respecto del otro (en este caso únicamente tendrán que realizar un cambio de ejes del siste-
* Es muy interesante hacer un estudio cronológico de la historia de la Mecánica desde Arquímedes (287-212 a.C.) hasta
James Clerk Maxwell (1831-1879).