Movimiento de traslación
El movimiento de traslación es el movimiento por el que un cuerpo se desplaza de un punto del espacio a otro.Un ejemplo de movimiento de traslación es el movimiento de una bala disparada por una pistola.
Un objeto tiene un movimiento rectilíneo cuando se mueve a lo largo de una línea recta. En cualquier momento, t, el objeto ocupa una posición a lo largo de la línea como se muestra en la siguiente figura. La distancia x, con el signo apropiado, define la posición del objeto.Cuando se conoce la posición del objeto en un momento determinado, se conocerá el movimiento de la partícula, y generalmente se expresa en forma de una ecuación que relaciona la distancia x, con el tiempo t, por ejemplox = 6t – 4, o una gráfica.
El movimiento en dos o tres dimensiones es más complicado. En dos dimensiones, necesitamos especificar dos coordenadas para fijar la posición de cualquier objeto. La siguiente figura muestra un ejemplo sencillo de movimiento de proyectil: una pelota que rueda sobre una mesa. Definamos la dirección horizontal como el eje x y la dirección vertical como el eje y. Consideremos una bola que inicialmente rueda sobre una mesa plana con una velocidad inicial de 10 m/s.
Mientras la bola está sobre la mesa observamos que la componente x inicial de la velocidad (v0x) es de 10 m/s (constante), la componente y inicial de la velocidad es de 0 m/s, la componente x de la aceleración es de 0 m/s2 y la componente y de la aceleración es de 0 m/s2. Las componentes de la aceleración y de la velocidad son las partes de la velocidad o de la aceleración que apuntan en la dirección x oy.Observemos lo que ocurre en el instante en que la pelota sale de la mesa.
La velocidad inicial en la dirección y sigue siendo cero y la velocidad inicial en la dirección x sigue siendo de 10 m/s. Sin embargo, la bola ya no está en contacto con la mesa y cae libremente. La aceleración gravitacional de la pelota es hacia abajo. En este caso, los movimientos en las direcciones horizontal y vertical deben analizarse independientemente. Horizontalmente, no hay aceleración en la dirección horizontal, por lo tanto, el componente x de la velocidad es constante
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En la dirección vertical hay una aceleración igual a la aceleración de la gravedad. Por lo tanto, la velocidad en la dirección vertical cambia como se indica a continuación
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Movimiento de rotación
El movimiento de rotación sólo se ocupa de cuerpos rígidos. Un cuerpo rígido es un objeto que conserva su forma general, lo que significa que las partículas que componen el cuerpo rígido permanecen en la misma posición unas respecto a otras. Una rueda y el rotor de un motor son ejemplos comunes de cuerpos rígidos que suelen aparecer en preguntas que implican movimiento de rotación.
Movimiento circular
El movimiento circular es un tipo común de movimiento de rotación. Al igual que el movimiento de proyectil, podemos analizar la cinemática y aprender algo sobre las relaciones entre posición, velocidad y aceleración. La primera ley de Newton establece que un objeto en movimiento permanece en movimiento a velocidad constante a menos que actúe sobre él una fuerza exterior. Si la fuerza se aplica perpendicularmente a la dirección del movimiento, sólo cambiará la dirección de la velocidad. Si una fuerza actúa constantemente de forma perpendicular a un objeto en movimiento, el objeto se moverá en una trayectoria circular a velocidad constante. Esto se llama movimiento circular uniforme.
El movimiento circular de un cuerpo rígido se produce cuando cada punto del cuerpo se mueve en una trayectoria circular alrededor de una línea llamada eje de rotación, que corta el centro de masa como se muestra en la siguiente figura.
Movimiento circular uniforme
Una simulación en línea para medir la posición, la velocidad y la aceleración (tanto los componentes como la magnitud) de un objeto que experimenta un movimiento circular.
Movimiento de traslación frente a movimiento de rotación
Hay una fuerte analogía entre el movimiento de rotación y el movimiento de traslación estándar. De hecho, cada concepto físico utilizado para analizar el movimiento rotacional tiene su concomitante traslacional.
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Movimiento de traslación |
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Movimiento de rotación |
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Desplazamiento |
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Desplazamiento angular |
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Velocidad |
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Velocidad angular |
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Aceleración |
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Aceleración angular |
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Masa |
M |
Momento de inercia |
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Fuerza |
F = Ma |
Torque |
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Trabajo |
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Trabajo |
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Poder |
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Poder |
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Energía cinética |
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Energía cinética |
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