La cinemática es la rama de la física (en concreto de la mecánica clásica) que estudia el movimiento de los objetos y de su trayectoria en función del tiempo sin tener en cuenta las causas que lo producen.
En el estudio de la cinemática no se tienen en cuenta las propiedades químicas y físicas de los cuerpos en movimiento, con excepción de las dimensiones, así como las fuerzas que actúan sobre ellos.
La velocidad y la aceleración son dos conceptos fundamentales en el estudio de la cinemática de un sólido rígido.
Sólo cabe destacar que las ecuaciones de la cinemática no tienen en cuenta la teoría de la relatividad de Einstein, por lo que sólo son válidas para velocidades "pequeñas" respecto a la velocidad de la luz.
¿Qué es un sólido rígido?
Se entiende como sólido rígido aquél sólido que no se puede deformar. Es decir, en cualquier instante la distancia entre dos puntos pertenecientes al mismo se mantiene constante.
En el estudio de la cinemática se considera el movimiento de sólido rígido porqué no absorbe energía del sistema para deformar el material. Esta forma de calcular el movimiento no es real, pero es una forma muy aproximada de la realidad que simplifica los cálculos.
Velocidad relativa entre dos sólidos rígidos
El movimiento de los cuerpos se define respecto a un sistema de referencia determinado. Sin embargo, este sistema de referencia puede cambiar de posición. Para ello es necesario establecer un sistema de coordenadas fijo y describir el movimiento en base a este sistema.
Por poner un ejemplo, imaginemos una persona se desplaza por el interior de un vagón de tren a una velocidad de 4 km/h respecto al vagón. A su vez, el tren avanza a una velocidad constante de 100 km/h respecto al suelo. En este momento, la velocidad relativa del pasajero respecto al suelo es la del individuo caminando más la del tren: 104 km.
Pasado un tiempo, la distancia recorrida será la suma de la distancia recorrida por el tren más la distancia recorrida por la persona encima del vagón.
¿Cuáles son los tipos de movimientos?
En la representación bidimensional de la cinemática existen los siguientes tipos de movimiento:
El movimiento rectilíneo uniforme. El sólido se mueve en línea recta a una velocidad constante y sin cambiar de dirección.
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: el sólido se mueve en línea recta, sin variar su dirección pero la velocidad decrece gradualmente hasta que cambia de signo. En este momento, el objeto cambia de sentido y se dirige a su posición inicial.
El movimiento armónico simple. La dirección de la fuerza bajo la cual se mueve el objeto es siempre opuesta al desplazamiento y la magnitud es proporcional al desplazamiento.
El movimiento circular: movimiento cuya trayectoria es un círculo o parte de un círculo.
El tiro parabólico: es un movimiento de un objeto que describe la trayectoria de un objeto al que le afecta la fuerza de la gravedad.
Ejemplos de cinemática
La caída de un paracaidista desde un avión sería un ejemplo de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
El movimiento de los planetas orbitando alrededor del Sol se realiza mediante un movimiento circular.
El vaivén de un péndulo simple es un ejemplo de movimiento armónico simple.
La trayectoria de una pelota de fútbol después del lanzamiento de una falta es un ejemplo de tiro parabólico.
¿Cuál es la diferencia entre cinemática y dinámica?
La diferencia entre cinemática y dinámica es que la dinámica estudia la relación entre las fuerzas y el movimiento, mientras que la cinemática únicamente se ocupa del movimiento.
