El estudio del movimiento con matemáticas está en el origen de la ciencia moderna. Galileo y después Newton hace más de 300 años comenzaron a aplicar las matemáticas, las fórmulas para averiguar, para predecir el movimiento de los cuerpos.
La aportación de muchos científicos desarrolló enormemente la ciencia del movimiento (cinemática) de manera que se podía predecir con precisión la posición de cualquier objeto del Sistema Solar. Llevado al extremo este tipo de logros llevó a afirmar que en un futuro sería posible predecir cualquier movimiento, cualquier situación, cualquier comportamiento. Son las teorías mecanicistas que llevan a pensar que es posible (aunque difícil) predecir cualquier acontecimiento del futuro.
Para los estudiar en física los movimientos necesitamos una serie de conceptos básicos:
sistema de referencia:
Es un sistema de puntos fijos con los que poder conocer la posición del objeto estudiado en cada instante. Este sistema de referencia es similar a un sistema de ejes coordenados como los de matemáticas aunque podemos cambiar los sentidos de los ejes.
posición:
Coordenadas que me indican la situación del objeto. Si hay movimiento la posición cambia. Es evidente que la posición depende del sistema de referencia que estamos utilizando. Hablamos de posición final, posición inicial, posición intermedia.
La posición tiene un signo que me indica situación.
velocidad:
La velocidad me indica como cambia la posición de un objeto con el tiempo. Si la velocidad es grande quiere decir que la posición cambia muy deprisa, si la velocidad es positiva quiere decir que la posición cambia hacia el lado positivo.
La velocidad tiene un signo que me indica hacia donde cambia la posición.
aceleración:
La aceleración me indica como cambia la velocidad. Si la aceleración es grande quiere decir que la velocidad cambia muy deprisa, si la aceleración es negativa quiere decir que la velocidad cambia hacia el lado negativo.
la aceleración tiene un signo que quiere decir hacia donde cambia la velocidad.
Es muy importante distinguir aceleración de velocidad.
movimiento uniforme: Movimiento con velocidad constante es decir con aceleración 0.
movimiento uniformemente acelerado: Movimiento con aceleración constante.
fórmulas o ecuaciones:
Tenemos fórmulas que me relacionan posición, velocidad y aceleración.
Con una podemos relacionar la posición con el tiempo (siendo necesario conocer la velocidad inicial y la aceleración)
xf = xi + vi + 0,5 . a. t2
con la otra podemos calcular la velocidad que se va alcanzado (también puede servir para calcular la aceleración)
vf = vi + a.t
Podemos además calcular la velocidad media (sabiendo la velocidad inicial y final) y con ella la posición:
xf = xi + vm. t
Croquis:
Es importante siempre realizar un croquis. En el debemos indicar el sistema de referencia utilizado en el que quede claro donde está el punto "0" y el lado positivo. Esto me permitirá saber si las magnitudes son positivas o negativas.
Debe quedar claro la situación inicial de los objetos.
Con diferente color si es posible debemos indicar donde estará situado el objeto al final.
Redactar:
Es importante redactar el problema indicando que está ocurriendo. Tenemos que intentar averiguar la solución sin hacer operaciones "cualitativamente". Podemos explicitar el camino que vamos a seguir para la resolución.
Movimiento de caída:
Un ejemplo de movimiento de aceleración contante es el de caída sin rozamiento. En este caso la aceleración es 9,8m/s2 dirigida hacia abajo. estos movimientos los tenemos delante siempre que algo se mueve con el aire con poco rozamiento. Si el rozamiento aumenta nos vamos alejando poco a poco de la aceleración constante y nuestros resultados irán siendo poco precisos