Te explicamos qué es la cinemática y cuál es el origen de esta rama de la física. Elementos de la cinemática y ejemplos de aplicación.

cinemática
Los elementos básicos de la cinemática son tres: espacio, tiempo y móvil.

¿Qué es la cinemática?

La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, independientemente del origen de las fuerzas que lo motiven. Para ello, tenemos en cuenta la velocidad (cambio de desplazamiento por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de velocidad) del objeto en movimiento.

Los orígenes de la cinemática se remontan a la astronomía antigua, cuando astrónomos y filósofos como Galileo observaba el movimiento de las esferas en planos inclinados y en caída libre para comprender el movimiento de los astros celestes. Estos estudios, junto con los de Nicolás Copérnico, Tycho Brahe y Johannes Kepler, sirvieron de referencia para que Isaac Newton formulara sus tres leyes del movimiento, y todo esto en conjunto fundó la cinemática moderna a principios del siglo XVIII.

Las contribuciones de los franceses Jean Le Rond d’Alembert, Leonhard Euler y André-Marie Ampère jugaron un papel clave en el establecimiento de esta disciplina, bautizada por la propia Ampère como cinemática (del griego fisioterapeuta, mover, mover).

La postulación muy posterior de la relatividad de Albert Einstein revertiría esta disciplina y encontraría cinemática relativista, en la que el tiempo y el espacio no son dimensiones absolutas, como lo es la velocidad de la luz.

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Elementos de la cinemática

Los elementos básicos de la cinemática son tres: espacio, tiempo y un móvil. Hay que tener en cuenta que en mecánica clásica, las dos primeras (tiempo y espacio) son dimensiones absolutas, independientes de lo móvil y anteriores a su existencia.

El espacio es descrito por la geometría euclidiana, el tiempo se considera único en cualquier región del universo, y un móvil puede ser cualquier cuerpo en movimiento. Los móviles más simples son las partículas (y su estudio abre el campo de la cinemática de partículas), pero la mayoría de las veces se consideran sólidos rígidos (análogos a un sistema de partículas y correspondientes a lo que conocemos como cuerpos u objetos).

En este sentido, la cinemática clásica prevé los siguientes tipos de movimiento:

  • Movimiento rectilíneo uniforme. Un cuerpo se mueve a una velocidad constante v, con aceleración cero en línea recta.
  • Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Un cuerpo se mueve a una velocidad que varía linealmente (su aceleración es constante) a lo largo del tiempo.
  • Movimiento armónico simple. Es un movimiento de inclinación periódico en el que un cuerpo oscila alrededor de un punto de equilibrio en una dirección dada y en unidades regulares de tiempo.
  • Movimiento parabólico. Es la composición de dos movimientos rectilíneos distintos: uno horizontal y a velocidad constante, el otro vertical y uniformemente acelerado.
  • Movimiento circular uniforme. Como su nombre indica, es el movimiento que dibuja círculos perfectos en su curso, manteniendo el módulo de su velocidad sin cambios en el tiempo.
  • Movimiento circular uniformemente acelerado. Es el movimiento que dibuja círculos perfectos en su curso, pero con una velocidad que varía en módulo con el tiempo.
  • Movimiento armónico complejo. Es la combinación de diferentes movimientos armónicos simples, en diferentes direcciones.

Ejemplos de cinemática

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Las manos de un reloj ilustran el movimiento circular uniforme.

La mayoría de los movimientos conocidos en la superficie de la tierra son buenos ejemplos de estudios de cinemática. La caída de un cuerpo, por ejemplo, es un movimiento uniformemente acelerado por la fuerza de gravedad que la Tierra ejerce sobre todos los objetos. Esta fuerza es lo que llamamos peso y apunta al centro del planeta.

Otro ejemplo es un cuerpo suspendido de una banda elástica, como un resorte, cuyo movimiento será armónico simple o complejo según las fuerzas que ejercemos sobre él.

finalmente el movimiento de las manecillas del reloj o un objeto suelto dentro de una centrífuga (ropa en la lavadora, por ejemplo), ayuda a ilustrar el movimiento circular uniforme o acelerado, respectivamente.