Movimiento: ¿Qué es el Movimiento y Movimiento Rectilineo Uniforme Definición

Definición de Movimiento

Terminología con un amplio uso entre distintas disciplinas que tiene que ver principalmente con alteraciones, cambios de lugares o de posiciones, tanto de objetos o cosas como de personas y grupos sociales.

En filosofía, dicho término ha evolucionado desde un sentido ontológico, como cambio sustancial de un ser, a una concepción más cercana a la física, es decir, como desplazamiento del ser de un lugar a otro.

Las primeras nociones filosóficas sobre el movimiento fueron manifestadas por pensadores como Aristóteles, Heráclito y Descartes, pero se deben a los físicos Galileo, Newton y Einstein (creador de la teoría del relatividad) las teorías formales de la misma.

La teoría de la relatividad sustituyó la clásica idea del movimiento absoluto, por la de movimiento relativo. En física, un movimiento es la acción por la cual un cuerpo varía de posición respecto a un observador, respecto de un sistema de coordenadas, el cual se toma como sistema de referencia fijo.

¿Qué es el Movimiento?

El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral.

La parte de la física que se encarga del estudio del movimiento es la Cinemática.

En la doctrina aristotélica, el movimiento es una de las manifestaciones de lo continuo, y lo continuo parece no tener límites absolutos; por ello Aristóteles va a tratar de comprender la relación entre el movimiento y lo ilimitado. Los movimientos o cambios de los seres naturales pueden consistir en: a) generación o destrucción de sustancias; b) alteración de cualidades; c) variación de cantidad; d) desplazamiento espacial; aunque, en general, hay tantos tipos de cambio cuanto formas de ser, o sea, categorías.

Aristóteles define el movimiento como "actualidad de lo potencial en cuanto tal", o sea, como el proceso de realización de una potencialidad. Contrapone su definición a la de los pitagóricos, que consideraban el movimiento como algo "apeiron", indefinido e ilimitado, y también a la concepción de Parménides y de los platónicos, que coincidían en considerarlo como una forma de no-ser.

Aristóteles generaliza el movimiento y resalta su condición de proceso recíproco. Todo ente corpóreo puede mover a otro y puede a su vez ser movido, con la excepción del primer motor; puesto que el movimiento es por contacto el moviente y lo movido se afectan mutuamente. En su interacción los cuerpos a veces son activos y a veces pasivos. Es el cuerpo moviente el que aporta la forma, que es principio y causa del movimiento, bien sea como sustancia, cualidad, cantidad o desplazamiento.

El filósofo se plantea el problema conceptual de si el movimiento debe asignarse al cuerpo moviente o al movido: tras distinguir entre la actualización del moviente -que es una actividad- y la actualización de lo movido -que es una pasividad- concluye que el movimiento es la relación que los vincula.

Clasificación del movimiento

Según se mueva un punto o un sólido pueden distinguirse distintos tipos de movimiento:


  • Según la trayectoria del punto:

    • Movimiento rectilíneo: La trayectoria que describe el punto es una linea recta.

    • Movimiento curvilíneo: El punto describe una curva cambiando su dirección a medida que se desplaza. Casos particulares del movimiento curvilíneo son el movimiento circular describiendo un círculo en torno a un punto fijo, y las trayectorias elípticas y parabólicas.

  • Según la trayectoria del sólido:

    • Traslación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias paralelas, no necesariamente rectas.

    • Rotación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias circulares concéntricas.

  • Según la dirección del movimiento: Si la dirección del movimiento cambia, el movimiento descrito se denomina alternativo si es sobre una trayectoria rectilínea o pendular si lo es sobre una trayectoria circular (un arco de circunferencia).

  • Según la velocidad:

    • Movimiento uniforme: La velocidad de movimiento es constante.

    • Movimiento uniformemente variado: La aceleración es constante (si negativa retardado, si positiva acelerado) como es el caso de los cuerpos en caída libre sometidos a la aceleración de la gravedad.

Cuantificación del movimiento

  • Desplazamiento.

  • Velocidad.

  • Aceleración.

  • Cantidad de movimiento.


Movimiento Rectilineo Uniforme

Cuando una objeto sigue una trayectoria rect en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales decimos que se efectua un movimiento rectilíneo uniforme lo que quiere decir que la velocidad se mantiene constante. Por ejemplo, sí un automovil se desplaza dos metros en un segundo, entonces en dos segundos se desplazará cuatro metros , en tres segundos se desplazará seis metros y así sucesivamente , es decir constantemente avanza dos metros cada segundo.

Distancia Velocidad y Tiempo

Supongamos que un automovil se desplaza por una carretera a una velocidad constante de 70 km/h, sabemos que esto significa que en una hora el automovil recorrerá 70 km, si el recorrido dura 2 horas entonces el automovil durará 140 km y así sucesivamente. Notemos que la distancia recorrida por el auto se obtiene de multiplicar la velocidad del auto por el tiempo que dura el recorrido.

Entonces

distancia recorrida=distancia recorrida*tiempo que dura el recorrido

Si:

  • d= distancia recorrida

  • v= velocidad del auto

  • t= tiempo que dura el recorrido

d=vt

Recordemos que en este caso la velocidad es constante, es decir no varia.

Ejemplos

1.- Calcular el tiempo que tarda un tren en desplazarse 3 km si viaja a una velocidad de 70 km/h

Respuesta:
Sabemos que d=vt; pero no es la distancia la que buscamos entonces debemos despejar el tiempo así

Cómo no se indica en que unidades se desea el resultado, basta con expresarlo como se hizo.

2.- Encontrar la velocidad en km/h de un automovil cuyo desplazamiento es de 7 km en 6 minutos

Respuesta:
Sabemos que d=vt, despejando obtenemos v=d/t. Sabemos que 60 min=1h; entonces 6 min = 0.1 h

En este caso el resultado debia darse en km/h.

Velocidad media

La mayoría de los movimientos que realizan los cuerpos no son uniformes, es decir, sus desplazamientos no son proporcionales al cambio de tiempo por esto es necesario introducir u concepto llamado velocidad media, que representa la relación entre el desplazamiento total hecho por un movil y el tiempo en efectuarlo.

Cuando un movil experimenta dos o más velocidades distintas durante su movimiento se puede obtener una velocidad promedio si sumamos las velocidades y las dividimos entre el número de velocidades sumadas. La velocidad media se calcula como:

Vm = d/t

Ejemplos

1.- Calcula la velocidad media de un tren si partió con una velocidad de 2m/s y su velocidad final fue de 2.7 m/s

Respuesta:
En este caso tenemos dos velocidades la primera de 2m/s y la segunda de 2.7m/s. Así que para sacar la velocidad media debemos sumar estas dos velocidades y dividi por dos.

2.- Determine el tiempo en que un móvil recorre una distancia de 30 m si lleva una velocidad media de 3m/s.

Respuesta:
Para determinar el tiempo debemos de despejarlo de la ecuación de velocidad media y sustituir la distancia y la velocidad.

Antes de continuar debemos hacer incapie en dos cosas importantes:

¿Qué significa una velocidad negativa? Cuando un cuerpo se desplaza en cierta trayectoria, suele considerarse el movimiento en dos sentidos, uno de los cuales es positivo y otro negativo. Al cosiderar un móvil que se desplaza por una trayectoria a partir de un punto de partida tomamos al sentido del recorrido como el sentido positivo y en caso de que exista un punto de regreso consideraremos un sentido negativo. En el primer caso, la velocidad se consideraria positiva y en el segundo se consideraria negativa. Por lo tanto si un movil se desplaza a una velocidad de -60km/h, significa que se desplaza a 60 km/h en el sentido considerado negativo.

¡Cuídado con las unidades! Salvo que se indique en que unidades se desea el resultado de algún problema, se deben de respetar las unidades en las que se presentan los datos. Recordando siempre que para poder operar dos datos deben de tener las mismas unidades, es decir no podemos multipicar Km/h por m/s, es necesario colocar los en ñas mismas unidades ya sean km/h o m/s. Si es necesario hacer alguna conversión, podemos hacerla antes de obtener el resultado para evitar olvidarlo, aunque no es completamente indispensable realizarlo en este punto de la solución. Para realizar un cambio de unidades correctamente es necesario recordar que:

  • 1 minuto = 60 segundos

  • 1 hora = 60 minutos = 3600 segundos

  • 1 kilometro = 1000 metros

El diagrama velocidad contra tiempo

Ahora tratemos de graficar la velocidad en función del tiempo para un cuerpo que se desplaza a velocidad constante, esto es para cualquier valor en elm tiempo la velocidad es la misma. Supongamos que un auto se viaja a 60km/h durante 5 horas, entonces su diagrama sería el siguiente:

Si calculamos el área de la gráfica obtendremos la distancia recorrida durante las 5 horas, la distancia es de 300km.

Ejemplo:

1.-Un automovil se desplaza por una carretera, de modo que su diagrama de velocidad contra tiempo es el siguiente:

a) Describe el movimiento del auto El automovil se desplaza durante una hora a una velocidad constante de 30 km/h, a la hora 1.0 el conductor pisa el pedal del acelerador e instantaneamente el auto viaja a una velocidad de 50km/h y se mantiene a esa velocidad por dos horas hasta la hora 3.0 y exactamente en ese momento el, conductor pisa el pedal de los frenos y la velocidad disminuye rápidamete a 40km/h durante una hora.

b) ¿Cuál es la distancia recorrida? Durante la primer hora del recorrido el automovil avanza 30 km, en las dos horas siguientes mantiene la misma velocidad avanzando 100 km durante estas dos horas y por último avanza 40 km en la última hora. Así la distancia total de recorrido es:

30km +100km+40km=170km en las 4 horas.

El diagrama distancia contra tiempo

En un movimiento con velocidad constante, la distancia recorrida es directamente proporcional al tiempo, en este caso la gráfica será una recta que pasa por el origen y cuya pendiente es la velocidad.

Ejemplo:

Una motocicleta en un movimiento rectilineo uniforme recorre:

  • 60 km en una hora

  • 120 km en dos horas

  • 180 km en tres horas

  • 240 km en cuatro horas

Trazar la gráfica de distancia contra tiempo

Por el diagrama podemos concluir que la velocidad a la que viaja la motocicleta es de 60km/h.

El diagrama posición contra tiempo

Exite otro diagrama, en donde graficamos la posición del objeto en función al tiempo. En algunos casos, además de interesar la distancia recorrida, interesa la posición, es decir en que punto de su trayectoria se encuentra en determinado instante. Por ejemplo, cuando en un viaje por carretera despues de determinado tiempo decimos que nos encontramos en el kilometro 100, estamos dando la posición, aunque esto no necesariamente quiere decir que ha recorrido 100 km pues el recorrido pudo no empezar en el kilometro cero.

Ejercicios

1.-Calcula la distancia que una bicicleta recorre a una velocidad constante de 72km/h durante 20 segundos.

2.- Traza el diagrama v-t para un móvil, que se desplaza con una velocidad constante de 50km/h durante 3 horas

3.- Calcula el tiempo en horas en que un automovil efectua un desplazamiento de 3km si lleva una velocidad media de 50km/h.

4.-En base al diagrama determina la distancia que recorrió durante las 5 horas que duró el recorrido y a que velocidad viajaba en cada hora.

5.- Determina la velocidad en km/h a la que viaja una motocicleta que recorre 15 km durante 45 minutos.

Tipos de Movimientos

Introducción

En las máquinas se emplean 2 tipos básicos de movimientos, obteniéndose el resto mediante una combinación de ellos: 

  • Movimiento giratorio, cuando el operador no sigue ninguna trayectoria (no se traslada), sino que gira sobre su eje.

  • Movimiento lineal, si el operador se traslada siguiendo la trayectoria de una línea recta (la denominación correcta sería rectilíneo). 

Estos dos movimientos se pueden encontrar, a su vez, de dos formas:

  • Continuo, si el movimiento se realiza siempre en la misma dirección y sentido.

  • Alternativo, cuando el operador está dotado de un movimiento de vaivén, es decir, mantiene la dirección pero va alternando el sentido.

Movimiento giratorio

Si analizamos la mayoría de las máquinas que el ser humano ha construido a lo largo de la historia: molinos de viento (empleados para moler cereales o elevar agua de los pozos), norias movidas por agua (usadas en molinos, batanes, martillos pilones...), motores eléctricos (empleados en electrodomésticos, juguetes, maquinas herramientas...), motores de combustión interna (usados en automóviles, motocicletas, barcos...); podremos ver que todas tienen en común el hecho de que transforman un determinado tipo de energía (eólica, hidráulica, eléctrica, química...) en energía de tipo mecánico que aparece en forma de movimiento giratorio continuo en un eje.

Por otra parte, si nos fijamos en los antiguos tornos de arco, los actuales exprimidores de cítricos, el mecanismo del péndulo de un reloj o el eje del balancín de un parque infantil, podemos observar que los ejes sobre los que giran están dotados de un movimiento giratorio de vaivén; el eje gira alternativamente en los dos sentidos, es el denominado movimiento giratorio alternativo.

 

Movimiento giratorio y movimiento circular

Cuando hablamos de movimiento giratorio nos estamos refiriendo siempre el movimiento del eje, mientras que cuando hablamos de movimiento circular solemos referirnos a cuerpos que giran solidarios con el eje describiendo sus extremos una circunferencia. En los ejemplos anteriores podemos observar que las aspas del molino y el péndulo del reloj son los que transmiten el movimiento giratorio a los ejes a los que están unidos. Pero los extremos de las aspas del molino describen una circunferencia, mientras que el péndulo del reloj traza un arco de circunferencia. Se dice entonces que las aspas llevan un movimiento circular y el péndulo uno oscilante (o pendular, o circular alternativo). Este movimiento circular (sea continuo o alternativo) aparece siempre que combinemos un eje de giro con una palanca.

Se puede afirmar que el movimiento giratorio (rotativo rotatorio) es el más corriente de los que pueden encontrarse en las máquinas y casi el único generado en los motores.

Movimiento lineal

Analizando el funcionamiento de una cinta transportadora (como las empleadas en aeropuertos o en las cajas de los supermercados) vemos que todo objeto que se coloque sobre ella adquiere un movimiento lineal en un sentido determinado, lo mismo sucede si nos colocamos en un peldaño de una escalera mecánica. Es el denominado movimiento lineal continuo. Este mismo tipo de movimiento lo encontramos también en las lijadoras de banda o las sierras de cinta.

Si ahora nos paramos a estudiar el movimiento de la aguja de una máquina de coser podemos ver que esta sube y baja siguiendo también un movimiento lineal, pero a diferencia del anterior, este es de vaivén; lo mismo sucede con las perforadoras que se emplean para abrir las calles, las bombas de hinchar balones o el émbolo de las máquinas de vapor. A ese movimiento de vaivén que sigue un trazado rectilíneo se le denomina movimiento lineal alternativo.

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