Cómo se describe cinemática mente cada uno de los movimientos?

CINEMÁTICA

La cinemática estudia los movimientos de los cuerpos independientemente de las causas que lo producen. En este capítulo, estudiaremos los movimientos rectilíneos y curvilíneos, y circulares.

Movimiento Armónico Simple

El movimiento armónico simple es un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila de un lado al otro de su posición de equilibrio, en una dirección determinada, y en intervalos iguales de tiempo.

Por ejemplo, es el caso de un cuerpo colgado de un muelle oscilando arriba y abajo.El objeto oscila alrededor de la posición de equilibrio cuando se le separa de ella y se le deja en libertad. En este caso el cuerpo sube y baja.

Es también, el movimiento que realiza cada uno de los puntos de la cuerda de una guitarra cuando esta entra en vibración; pero, pongamos atención, no es el movimiento de la cuerda, sino el movimiento individual de cada uno de los puntos que podemos definir en la cuerda. El movimiento de la cuerda, un movimiento ondulatorio, es el resultado del movimiento global y simultáneo de todos los puntos de la cuerda.

es la elongación o desplazamiento respecto al punto de equilibrio. es la amplitud del movimiento (elongación máxima). es la frecuencia angular es el tiempo. es la fase inicial e indica el estado de oscilación o vibración (o fase) en el instante t = 0 de la partícula que oscila.

La velocidad y aceleración de la partícula pueden obtenerse derivando respecto del tiempo la expresión .

X(t)=A cos(wt+ º)

Movimiento Rectilíneo

-La aceleración y la fuerza resultante sobre la partícula son constantes.

-La velocidad varía lineal mente respecto del tiempo.

-La posición varía según una relación cuadrática respecto del tiempo.

Movimiento Ondulatorio

 Se denomina movimiento ondulatorio al movimiento que se da sobre un medio continuo en el que una perturbación se propaga desde una partícula a las partículas vecinas sino que exista un flujo neto de masa, aun cuando sí halla transporte de energía en el medio.

Movimiento circular

El movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.

Movimiento Parabólico

Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. En mecánica clásica se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.

Movimiento Oscilatorio

·         La amplitud, periodo, frecuencia angular, y fase inicial del movimiento

·         La velocidad y aceleración en función del tiempo.

·         La posición, velocidad y aceleración en el instante t=5 s

·         La velocidad y aceleración cuando x=2 m

·         El(los) instante(s) en el(los) que el móvil pasa.

Movimiento pendular. 

El movimiento pendular es una forma de desplazamiento que presentan algunos sistemas físicos como aplicación práctica de movimiento cuasi-armónico. Existen diversas variantes de movimiento pendular: péndulo simple, péndulo de torsión y péndulo físico.

¿Cuáles son las ecuaciones que describen cada tipo de movimiento?

Movimiento Rectilíneo

Sabemos que la velocidad V es constante; esto significa que no existe aceleración.La posición S en cualquier instante t viene dada por S=VT.Otra fórmula muy importante es:

 X=X0 + V(t-t0)

Movimiento ondulatorio

Hay distintos tipos de ondas y distintos niveles de conocimientos en los que puede responderse tu pregunta. Te cuento acerca del caso mas simple, que son las ondas armónicas (cuya forma puede describirse mediante funciones seno o coseno). Estas ondas tienen tres parámetros que las determinan: Amplitud: Que es el máximo valor de energía que pueden tomar. Frecuencia: La cantidad de veces por segundo en que la onda alcanza un valor dado de energía. Fase: Determina el valor de energía en un instante inicial; este parámetro es de interés según la aplicación.La forma matemática es: A x Seno (2 x PI x F + P)Siendo A la amplitud, PI=180°, F la frecuencia y P la fase.

Movimiento circular

En el estudio del movimiento circular uniforme hemos visto la velocidad del móvil no cambia de módulo pero cambia constantemente de dirección. El móvil tiene una aceleración que está dirigida hacia el centro de la trayectoria, denominada aceleración normal y cuyo módulo es Movimiento Parabólico 2.0 donde: es el módulo de la velocidad inicial. es el ángulo de la velocidad inicial sobre la horizontal. es la aceleración de la gravedad. son dos versores (vectores unitarios) en el plano.La velocidad inicial se compone de dos partes: que se denomina componente horizontal de la velocidad inicial.En lo sucesivo  que se denomina componente vertical de la velocidad inicial.En lo sucesivo Se puede expresar la velocidad inicial de este modo: Será la que se utilice, excepto en los casos en los que deba tenerse en cuenta el ángulo de la velocidad inicial. Movimiento oscilatorio (2) La solución de la ecuación diferencial (2) puede escribirse en la forma Hay dos ecuaciones que rigen el movimiento parabólico: Siendo  la masa del cuerpo en desplazamiento. Escribiendo  se obtiene la siguiente ecuación donde  es la frecuencia angular del movimiento: (3)      donde: es la elongación o desplazamiento respecto al punto de equilibrio. es la amplitud del movimiento (elongación máxima). es la frecuencia angular es el tiempo. es la fase inicial e indica el estado de oscilación o vibración (o fase) en el instante t = 0 de la partícula que oscila.Además, la frecuencia de oscilación puede escribirse como esto: , y por lo tanto el periodo comoLa velocidad y aceleración de la partícula pueden obtenerse derivando respecto del tiempo la expresión .

¿Que tipos de movimientos existen

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (M.A.S)

Es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición pero en sentido opuesto. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno).

En el caso de que la trayectoria sea rectilínea, la partícula que realiza un m.a.s. oscila alejándose y acercándose de un punto, situado en el centro de su trayectoria, de tal manera que su posición en función del tiempo con respecto a ese punto es una sinusoide. En este movimiento, la fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida hacia éste.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO

Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Nos referimos a él mediante el acronimo MRU.

Características:

Movimiento que se realiza sobre una línea recta.

Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.

La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.

Aceleración nula.

  

MOVIMIENTO CIRCULAR

El movimiento circular, llamado también curvilíneo, es otro tipo de movimiento sencillo.Estamos rodeados por objetos que describen movimientoscirculares:  un disco compacto durante su reproducción en el equipo de música, las manecillas de un reloj o las ruedas de una motocicleta son ejemplos de movimientos circulares; es decir, de cuerpos que se mueven describiendo una circunferencia.A veces el movimiento circular no es completo: cuando un coche o cualquier otro vehículo toma una curva realiza un movimiento circular, aunque nunca gira los 360º dela circunferencia.La experiencia nos dice que todo aquello da vueltas tiene movimiento circular. Si lo que gira da siempre el mismo número de vueltas por segundo, decimos que posee movimiento circular uniforme (MCU).

 

CARACTERÍSTICAS

*El movimiento circular sigue la trayectoria de una circunferencia, de tal manera que recorra espacios iguales en tiempos iguales.*La velocidad es constante ya que, al ser una magnitud vectorial, el módulo de la velocidad permanece constante durante todo el movimiento.

*En este movimiento existen: el período, frecuencia y la distancia.

Movimiento circular uniforme 

El movimiento circular uniforme es aquel movimiento circular en el que un cuerpo se desplaza alrededor de un punto central, siguiendo la trayectoria de una circunferencia, de tal manera que en tiempos iguales recorra espacios iguales. No se puede decir que la velocidad es constante ya que, al ser una magnitud vectorial, tiene módulo, dirección y sentido: el módulo de la velocidad permanece constante durante todo el movimiento pero la dirección está constantemente cambiando, siendo en todo momento tangente a la trayectoria circular. Esto implica la presencia de una aceleración que, si bien en este caso no varía al módulo de la velocidad, sí varía su dirección.

MOVIMIENTO PARABÓLICO

Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto,cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme.

Características:

Se estudia el movimiento parabólico como composición de dos movimientos rectilíneos, uno horizontal uniforme y otro vertical acelerado. Como ayuda utiliza una simulación en la que se compara un movimiento parabólico con otro de caída libre, pudiéndose observar las componentes de la velocidad y de la aceleración de los dos movimientos.

MOVIMIENTO OSCILATORIO

El movimiento oscilatorio es un movimiento en torno a un punto de equilibrio estable.Este puede ser simple o completo. Los puntos de equilibrio mecánico son, en general, aquellos en los cuales la fuerza neta que actúa sobre la partícula es cero. Si el equilibrio es estable, un desplazamiento de la partícula con respecto a la posición de equilibrio (elongación) da lugar a la aparición de una fuerza restauradora que devolverá la partícula hacia el punto de equilibrio.

Movimiento armónico simple 

Se dice que un punto sigue un movimiento vibratorio armónico simple (m.a.s.) cuando su posición en función del tiempo es una sinusoide. Es un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. Una partícula sometida a este tipo de movimiento tendrá un punto central, alrededor del cual oscilará. 

Movimiento armónico complejo

Un movimiento armónico complejo es un movimiento superposición lineal de movimientos armónicos simples. Aunque un movimiento armónico simple es siempre periódico, un movimiento armónico complejo no necesariamente es periódico, aunque sí puede ser analizado mediante análisis armónico de Fourier. Un movimiento armónico complejo es periódico sólo si es la combinación de movimientos armónicos simples cuyas frecuencias son todas múltiplos racionales de una frecuencia base.

 

Que es trigonometria ?

La trigonometría es la subdivisión de las matemáticas que se encarga de calcular los elementos de los triángulos. Para esto se dedica a estudiar las relaciones entre los ángulos y los lados de los triángulos.

¿Que tienen en común el movimiento de un péndulo, un pistón, una onda y la forma como nos podemos comunicar con los celulares?

Lo que tienen en común es que todos los movimientos son uniformes y todos funcionan con respecto  a un movimiento circular 

El movimiento del péndulo, el pistón y la onda se determina bajo oscilaciones o vibraciones que se presentan en la naturaleza con mucha frecuencia. Mediante las oscilaciones de un péndulo se pudo empezar a medir los intervalos de tiempo de una manera fiable y re-producible.

¿Que es un pistón?

El pistón es un cilindro fabricado con una aleación de aluminio. Es uno de los elementos básicos del motor de combustión interna. Este cilindro está abierto en su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia.

El movimiento del pistón es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de aspiración.

Relación de compresión:

Se define como Relación de Compresión a la relación volumétrica existente entre el volumen total de la cámara de combustión (Con el pistón en su PMI) más el volumen mínimo de la cámara de combustión, dividido sobre el volumen mínimo de la susodicha cámara de combustión. La relación de compresión en motores Diesel (Que dependen de dicha relación para lograr una combustión exitosa) es de 16:1 a 18:1, frente a los motores Otto, que son mucho menores, con relaciones que van desde 7:1 a 12:1.

Carrera:

Distancia que recorre el pistón en su movimiento alternativo, medida entre su punto más bajo y el más alto.

Cilindrada:

Este valor depende del diámetro, longitud y número de cilindros. A priori, cuanto mayor sea la cilindrada de un motor, más robusto será, y menor número de revoluciones necesitará para conseguir la potencia deseada, como así también será más duradero el motor. Por otro lado el precio se ve aumentado.

Velocidad media del pistón:

Se define por la siguiente expresión:

                        Vl= (Rpm*2*L)/60 seg

Que es una Onda?

Una onda consiste en la propagación de una perturbación alguna propiedad de un medio; por ejemplo: densidad, presión, campo electrónico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de  energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.

Características

Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas o montes y valles, y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Una onda transversal es aquella con las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas. Onda longitudinales aquella con vibraciones paralelas en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras.

Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales. Ondas en la superficie de una cuba son realmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales. Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar las siguientes:

Difracción - Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.

Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas.

Interferencia - Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio.

 Reflexión - Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección.

Refracción - Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad.

Onda de choque - Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.

Polarización Artículo principal: Polarización electromagnética Una ola rompiendo contra las rocas.

Una onda es polarizada, si solo puede oscilar en una dirección. La polarización de una onda transversal describe la dirección de la oscilación, en el plano perpendicular a la dirección del viaje. Ondas longitudinales tales como ondas sonoras

¿Que es un péndulo?

Un péndulo es un sistema físico ideal constituido por un hilo inextensible y de masa despreciable, sostenido por su extremo superior de un punto fijo, con  una masa puntual en su extremo inferior que oscila libremente en el vacío. Si  el movimiento de la masa se mantiene en un plano, se dice que es un  péndulo plano; en caso contrario, se dice que es un péndulo esférico. 

Algunas aplicaciones del péndulo son la medición del tiempo, el metrónomo y  la plomada. Otra aplicación se conoce como Péndulo de Foucault, el cual se  emplea para evidenciar la rotación de la Tierra. Se llama así en honor del  físico francés León Foucault y está formado por una gran masa suspendida de  un cable muy largo.