Movimiento Relativo

La unidad de “Estudio del Movimiento” está enfocada, aunque no lo parezca, al estudio del movimiento de los objetos relativos a un observador o punto de referencia. Los conceptos de Posición (x), tiempo (t), velocidad (v), aceleración (a) y sistema de referencia van a ser importantes.

Para trabajar con cualquier sistema, vamos a usar un modelo que va a simplificarnos el trabajo. En el modelo de partícula, el cuerpo que vamos a estudiar se vuelve un único punto en el espacio, que va a simular ser todo el cuerpo. Este punto se va a colocar en un plano cartesiano. Para todo sistema de movimiento es muy importante el observador, el movimiento se transforma en relativo dependiendo quien sea el observador y como este midiendo. Por ahora, deberíamos trabajar solamente con movimientos en donde el observador este en reposo o con velocidad constante. El sistema de referencia es elegido por el observador y en base a coordenadas matemáticas se mapea el espacio, y el punto de referencia se transformaría en el origen. Según esto, no existe ningún movimiento absoluto, el observador puede estar moviéndose a 20 km/h, y con esto ya va a existir un desfase con otro observador en reposo. Todo movimiento depende de quien lo mire. Cabe aclarar que si el sistema de referencia es elegido por el observador, se puede decidir usar uno más fácil de trabajar o uno que sea infernalmente complicado.

Cuando hablé de los campos, también explique qué tipos de magnitudes existen. En resumen, están las escalares y las vectoriales. Las escalares son un número acompañado de la unidad de medida, mientras que las vectoriales necesitan además un sentido y dirección expresado por un vector (Flecha). Para que veas que es un vector, te dejo este enlace a mi publicación de “fuerza y presión”, donde podrás ver las características de los vectores. https://www.bestefisik.com/fuerza-y-presion. Como información extra, sumar y restar vectores es fácil si tienen la misma dirección. Primero hay que alinear todos los sentidos para que miren hacia el mismo lado y así tenerlos con números positivos y negativos, pero alineados. Ahí solo sumamos y restamos de manera normal las intensidades y llegamos al vector final. Para invertir el sentido del vector, solo se cambia el sentido el signo de la intensidad. Para multiplicar un vector es aún más fácil, solo hay que multiplicar el número de manera normal, si es un negativo se da vuelta el sentido. Para sumar vectores perpendiculares, se usa el teorema de Pitágoras, en donde los vectores son catetos y el vector resultante es la hipotenusa. Para sumar vectores de forma gráfica, solo se va uniendo la cabeza de un vector con el origen del siguiente, y así se forma una cadena.

La posición (x) se puede definir como el punto relativo del espacio en donde se encuentra el objeto, claramente siendo relativos al observador y al punto de referencia elegido. Ahora vamos a trabajar con una línea recta, lo que equivale a solo un eje del plano cartesiano. Esto se llama movimiento rectilíneo. El vector que mide el cambio de posición se llama desplazamiento. Este se calcula de la siguiente manera: ∆X = X final – X inicial. El desplazamiento es un vector, por lo que tiene que llevar una flecha que indique la dirección y el sentido. La distancia es una magnitud escalar que mide la totalidad del camino entre A y B, es decir que mide toda la longitud del recorrido elegido entre estos puntos. El desplazamiento corresponde al recorrido (que es cualquier camino posible) más corto entre A y B, por lo cual siempre es una línea recta.

El tiempo es otra magnitud importante para el estudio del movimiento. Si juntamos la posición y el tiempo, podemos ver la velocidad del cuerpo. El tiempo sirve para hacer análisis de como es el cambio de posición en los sistemas. El tiempo es una variable independiente, por lo que si tenemos la velocidad del cuerpo, solo hay que ir cambiando la variable de tiempo para saber cuál es la distancia correspondiente a cada instante de tiempo. La distancia está al servicio del tiempo.

Ahora, como resolver problemas. Lo primero es algo personal y que me ayuda mucho, saber imaginarse los problemas. Si puedes plantearte los problemas e imaginarte las situaciones, para después pasar a las matemáticas, nunca vas a tener mayores problemas. Es importante saber imaginar trenes porque la gente que crea problemas relacionados con el movimiento siempre usa trenes, es como una tradición. Por otro lado, es muy importante ver a donde apuntan los vectores y saber con cuantas dimensiones estamos trabajando. Con movimiento rectilíneo siempre será una dimensión, así que es un poco más fácil. Para calcular cuando se van a interceptar 2 cuerpos yo estoy usando funciones. Para esto hay que alinear todos los vectores para que apunten al mismo lado, sin importar si su valor es positivo o negativo. Ahora pones tus datos y para ver donde se encuentran buscas soluciones en común, por lo que pones en igualdad ambas funciones y despejas. Ahora te dejo un ejemplo, así que si no entiendes no te tienes que esforzar tanto en hacerlo.

Todo lo que falta por ver se va a ir subiendo poco a poco a esta misma página.

Al inicio de esta página te mencione todos los conceptos que serían importantes, ahora te los defino así nomás.

Posición (x): la posición es el punto del espacio donde se ubica la partícula que representa a nuestro sistema. Se representa mediante un vector que une el punto 0 de origen (del plano cartesiano con los ejes que haga falta), y el lugar donde ubiquemos a nuestro cuerpo o sistema. Se mide en metros.

Tiempo (t): el tiempo es por ahora, difícil de definir para la física moderna, pero se ocupa como una variable independiente para ver la variación de la posición de un cuerpo. Es una magnitud escalar y nunca deja de fluir, el tiempo no para. Se mide en segundos, minutos u horas.

Velocidad (V): Es la magnitud que une a la posición y al tiempo. Mide cuanto es el cambio de posición por unidad de tiempo, así que dividimos posición en tiempo. Es una magnitud vectorial, ya que el movimiento puede ser hacia cualquier dirección o sentido, así que hay que indicarlos. Se mide en m/s o km/h, o cualquier división posible entre distancia (posición) y tiempo.

Aceleración:

Sistema de referencia: como ya vimos, el movimiento es relativo y depende del observador. Éste elige arbitrariamente un punto del espacio y construye en base a él un plano de coordenadas cartesianas. El sistema de referencia elegido puede estar quieto o en movimiento, y en base a esto las características de los objetos que midamos van a variar. En resumen, el sistema de referencia es el punto base sobre el cual vamos a realizar todas las mediciones.