CINEMÁTICA & CINÉTICA
Reflexión sobre Cinemática y Cinética.
La cinemática ha sido enormemente relevante en el plano de la física al intentar analizar el comportamiento del movimiento de los objetos en términos de racionalidad y sistematicidad. No obstante, cabe señalarse que la misma puede considerarse un tanto desfasada si nos referimos únicamente a los aportes de Newton. En efecto, la cinemática clásica que intenta dar cuenta del movimiento de los objetos en el contexto de un espacio y tiempo absolutos queda relegada para análisis más precisos en donde se toma como referencia aun tiempo y a un espacio relativos. No obstante, la cinemática tal como fue esbozada por Newton es suficiente para el análisis de problemas cotidianos.
Por otra parte ,La palabra cinética reconoce un origen griego. Proviene de la palabra “kinesis” que significa movimiento.
Cinemática.
Es una rama de la dinámica. Rama de la física que estudia las leyes del movimiento (cambios de posición) de los cuerpos, sin tomar en cuenta las causas (fuerzas) que lo producen, limitándose esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. La aceleración es el ritmo con que cambia su rapidez (módulo de la velocidad). La rapidez y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia su posición en función del tiempo.
Elementos Básicos de la Cinemática.
Los elementos básicos de la cinemática son el Espacio, El Tiempo y un Móvil.
- Espacio Absoluto, es decir, un espacio anterior a todos los objetos materiales e independiente de la existencia de estos. Este espacio es el escenario donde ocurren todos los fenómenos físicos, y se supone que todas las leyes de la física se cumplen rigurosamente en todas las regiones del mismo. El espacio físico se representa en la mecánica clásica mediante un espacio euclidiano.
- Tiempo Absoluto que transcurre del mismo modo en todas las regiones del Universo y que es independiente de la existencia de los objetos materiales y de la ocurrencia de los fenómenos físicos.
- El Móvil más simple que se puede considerar es el punto material o partícula; cuando en la cinemática se estudia este caso particular de móvil, se denomina cinemática de la partícula, y cuando el móvil bajo estudio es un cuerpo rígido se lo puede considerar un sistema de partículas y hacer extensivos análogos conceptos; en este caso se le denomina cinemática del solido rígido o del cuerpo rígido.
Cinética.
La energía cinética es una energía de movimiento, que implica la fuerza (de gravedad, de fricción, muscular o de resistencia interna) que se necesita para provocar la aceleración de un cuerpo que se encuentra en estado de reposo, y ponerlo en movimientos. Ese movimiento se mantendrá en una misma dirección y con velocidad constante, salvo que sobre él gravite una fuerza externa.Energía cinética en diferentes sistemas de referencia
Como hemos dicho, en la mecánica clásica, la energía cinética de una masa puntual depende de su masa y sus componentes del movimiento. Se expresa enjulios (J). 1 J = 1 kg·m2/s2. Estos son descritos por la velocidad de la masa puntual, así:
En un sistema de coordenadas especial, esta expresión tiene las siguientes formas:
- Coordenadas cartesianas (x, y, z):
Con eso el significado de un punto en una coordenada y su cambio temporal se describe como la derivada temporal de su desplazamiento:
En un formalismo hamiltoniano no se trabaja con esas componentes del movimiento, o sea con su velocidad, sino con su impulso (cambio en la cantidad de movimiento). En caso de usar componentes cartesianas obtenemos:
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