11.1. Estudio del movimiento

En el tema anterior hemos visto que las fuerzas pueden provocar dos efectos. Uno de los efectos es el que nos ocupa en este punto, los cambios en el estado del movimiento.

Si dos personas A y B viajan en un coche, una sentada al lado de la otra, puede considerar la persona A que la persona B se encuentra en reposo, y viceversa, pues siempre se encuentra a la misma distancia. Sin embargo, un observador C externo al coche puede considerar que la persona B (y también la persona A) están en movimiento, pues su posición respecto a este varía.

Por ello, es importante no solo decir si algo está o no en movimiento, sino especificar “respecto a qué”. Nosotros ahora estamos en reposo respecto al asiento donde estamos sentados, pero estamos sobre un planeta que se mueve alrededor del Sol, por lo que respecto al Sol estaremos en movimiento.

Un sistema de referencia, por tanto, es un punto, llamado origen del sistema, junto con una forma de localizar un objeto respecto de él.

• El origen es desde donde se observa el movimiento. Puede ser la persona A que observa a la B, la persona C que observa a la persona B, o el Sol que te observa como te mueves a su alrededor).

• La forma de localizar el objeto puede ser una distancia y un ángulo (coordenadas polares), dos distancias (coordenadas cartesianas, x e y), o tres distancias (coordenadas cartesianas, x, y y z).

La posición de un cuerpo es la situación del mismo respecto al origen, establecido a través del sistema de referencia.

Si un objeto cambia su posición respecto al origen, está en movimiento respecto de ese sistema de referencia, y la línea que resulta de unir sus posiciones a lo largo del movimiento es lo que se conoce como trayectoria.

El espacio recorrido es la distancia medida sobre la trayectoria, que separa el punto inicial del punto final del trayecto estudiado.

Debemos diferenciar este concepto del de desplazamiento, que es la diferencia entre la posición final menos la posición inicial.

Por ejemplo, si hacemos un viaje Madrid-Valencia (357 km), y volvemos de vuelta (otros 357km), el espacio recorrido será 714 km. Sin embargo, como la posición final y la posición inicial es la misma, el desplazamiento será 0 km.

La rapidez media resulta de dividir el espacio recorrido entre el tiempo que se invierte en recorrerlo. Matemáticamente:

En el SI, la rapidez media se expresa en metros partidos por segundo, m/s.

Que un móvil describa un movimiento con una determinada rapidez media no significa que haya ido siempre a la misma velocidad. Unas veces irá más lento, por ejemplo, cuando un vehículo se mueve por una ciudad, y otras veces irá más rápido, por ejemplo, cuando el mismo vehículo se mueve por la autovía.

La rapidez instantánea es la que lleva el móvil en un instante de tiempo determinado (en el caso de un coche, es la velocidad que marca el velocímetro del vehículo).

La aceleración es una magnitud que informa cómo cambia la velocidad de un móvil. La velocidad puede cambiar tanto en valor (rapidez) como en dirección y sentido. Por tanto, la aceleración da cuenta de todos estos cambios. Aparece entonces dos conceptos: aceleración tangencial, que informa de la variación de la rapidez; y aceleración normal, que informa de la variación de la dirección y sentido de movimiento (no lo vamos a ver en este curso, pero sí en el siguiente).

Se define como aceleración tangencial como el cociente entre la variación de la rapidez y el intervalo de tiempo en el que se produce. Matemáticamente:

En el SI, la aceleración tangencial se expresa en m/s2, ya que:

En este curso, por comodidad, hablaremos simplemente de aceleración para referirnos a la aceleración tangencial, pero no perdáis de vista “esa otra aceleración” que veremos más adelante.

Observa que:

-   Si v2>v1, la aceleración es positiva, luego el móvil se mueve cada vez con mayor rapidez (acelera).

-   Si v2<v2, la aceleración es negativa, luego el móvil se mueve cada vez más lentamente (frena).

-   Si v2=v1, la aceleración es nula, luego el móvil se mueve siempre a la misma velocidad, y el movimiento se dice que es uniforme.