2.1 - Desplazamiento y velocidad 2f2w3f

Hola y bienvenido al Proyecto Gustavo. Este es el podcast Física 1.

Tema 2. Cinemática en una dimensión. Apartado 1. Desplazamiento y velocidad.

La física, como ya te dije, se divide en diversos bloques para poder estudiarlos con mayor comodidad. Vamos a comenzar el bloque de mecánica, que es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos. La mecánica se divide en dos partes, cinemática y dinámica. La cinemática estudia cómo los cuerpos se mueven, y la dinámica nos dice qué es lo que hace que los cuerpos se muevan. Es decir, vemos causa y efecto, pero en el orden inverso, primero el efecto y luego las causas. En este punto no sabemos qué hace moverse a los cuerpos, y no queremos saberlo. Nos limitaremos a ver cómo se mueven, y eso es cinemática.

Por supuesto, ya sabes que en este podcast estoy usando ejemplos de cine, y no es casualidad que cinemática y cine provengan del mismo término. Cine viene de la palabra cinematógrafo, y cinema significa movimiento. Así que en el cine lo que vemos son imágenes en movimiento.

Normalmente vemos que todo se mueve de forma fluida en el cine, pero si pasas una película muy lentamente, verás los fotogramas uno a uno. Eso nos da una impresión de movimiento.

Aunque hay quienes están actualizando el término. Los fans del cine de superhéroes sabréis lo que es el MCU, el Universo Cinematográfico de Marvel. En realidad, la C en inglés significa cinemático. MCU es el Marvel Cinematic Universe. Y no los hicieron así para sonar más moderno que cinematográfico. Pero en cualquier caso, el cine de Marvel es todo movimiento, acción.

Si Iron Man y Hulk se sentaran a zanjar sus diferencias hablando, eso ya no sería un universo cinemático. Sería más aburrido, quizá, pero desde luego, menos cinemático.

Para estudiar la cinemática de un cuerpo tenemos que simplificar. No hay más remedio, ya que la naturaleza es compleja, y si no simplificamos no podemos estudiarla.

¿Ya habrás oído hablar del chiste de la vaca esférica en el vacío? Pues aquí nuestra vaca va a ser de tamaño cero, lo que se llama un objeto puntual. De ese modo no tendremos que preocuparnos por movimientos de rotación o vibración. Movimiento de traslación y ya está.

Además, en este tema haremos una segunda simplificación. Nuestro cuerpo se moverá en una sola dimensión, a lo largo de una recta. Ese es el sistema más sencillo que podemos usar para comenzar. Nuestro fin último será saber dónde se encuentra la partícula en cada instante de tiempo. Lo primero es montar un sistema de coordenadas, que nos servirá para dar la posición del cuerpo, ya que cualquier posición es respecto a algo. No podemos decir posición X igual 5 cm a la izquierda, sin detallar a la izquierda de qué.

En general tenemos completa libertad para decidir cómo va a ser ese sistema de coordenadas, así que vamos a hacerlo lo más sencillo posible. Como sistema de coordenadas vamos a usar la típica recta horizontal, que llamamos eje X, escogemos un punto en esa recta, que definiremos como X igual a cero, y supondremos que la parte positiva del eje X es la que queda a la derecha de X igual a cero, y la izquierda será la parte negativa.

Podemos hacerlo al revés, no hay ningún problema en eso. También podemos poner nuestro eje vertical, o apuntando en cualquier dirección que queramos, si eso no simplifica la resolución del problema. También escogemos el instante de tiempo inicial, de igual a cero, cuando queramos. Por ejemplo, cuando ponemos en marcha el cronómetro, o cuando sean las 11 en punto, da igual.

Los tiempos positivos serán posteriores al inicial, y los negativos serán anteriores. Es decir, T mayor que cero será el futuro, y T menor que cero, el pasado. Siguiente paso, nombrar las cosas. Vamos a tomar un instante de tiempo T1, positivo, negativo, cero, lo que queramos. En ese instante T1, la posición del cuerpo será X de T1, o para simplificar, X1.

Dejamos pasar el tiempo hasta un instante T2, y la nueva posición será X de T2, o X2. Y ahora vamos a definir conceptos para saber de qué estamos hablando. En primer lugar tenemos el intervalo de tiempo, que es la diferencia T2 menos T1. Lo habitual es tomar ambos tiempos positivos, y T2 mayor que T1, lo que significa que T2 está en el futuro respecto a T1, y el intervalo T2 menos T1 será positivo.

En este intervalo de tiempo la posición habrá pasado de X1 a X2. La diferencia X2 menos X1 es el desplazamiento, que es la variación o la diferencia entre ambas posiciones. Normalmente las variaciones de algo se escriben con la letra griega delta mayúscula, que es como un triángulo con la punta hacia arriba.

Seguro que lo habrás visto en algún libro. Poner delta de X es lo mismo que escribir X2 menos X1. A partir de ahora puedes poner el desplazamiento como delta de X, o variación de X, o cambio, o diferencia, es todo lo mismo. Del mismo modo, el intervalo de tiempo T2 menos T1 será delta de T, o variación de T, como quieras.

Ahora vamos a relacionar los dos cambios, el de posición y el de tiempo.