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.
Desde cierto punto de vista, nada está nunca en reposo. Es cierto que la silla donde un ose sienta, la mesa sobre la cual se escribe y la biblioteca que está contra la pared no se desplazan, acercándose o alejándose de uno. Pero la tierra, donde se apoyan esta girando en torno al sol;  y esté se desplaza constantemente en el espacio.
Resultaría muy  confuso si tomáramos en cuenta todas las diferentes clases de movimiento, al tratar, por ejemplo, del movimiento de un automóvil en la calle de una ciudad. Para la mayoría de los propósitos, es suficiente considerar el movimiento soló con respecto a la tierra. Podemos definirlo como el cambio de posición con relación a ciertos puntos fijos. Por ejemplo un automóvil pasa frente a una señal del camino; una bola de béisbol golpeada se aleja de la base. La señal caminera y la base serían los puntos fijos de referencia.
Si la dimensión de un cuerpo en movimiento es despreciable en comparación con la de su trayectoria, no necesitamos considerar los movimientos de las partes singulares que lo componen. Cuando tratamos el movimiento de un automóvil que describe una curva, no necesitamos tomar en cuenta el movimiento de las válvulas o pistones u otras partes del coche. Un cuerpo tal como un automóvil considerado sólo como una unidad independiente, se denomina partícula. Podemos pensar en la tierra como una partícula cuando determinamos su órbita en torno del sol. Podemos dejar de lado el movimiento de los automóviles que viajan sobre la superficie mientras da vueltas por el espacio.

Diferentes clases de movimientos

Existen varias clases de movimientos. Para empezar, esta el movimiento rectilíneo, o movimiento en linea recto, correspondiente a un automóvil que vieja sobre un camino recto. Cuando describimos una cuerva en un auto nuestro movimiento se convierte en curvilíneo. Podemos viajar a velocidad uniforme si recorremos distancias iguales a un intervalo de tiempo iguales, o podemos variar nuestra velocidad; si nuestra velocidad aumenta, decimos que estamos acelerando; si frenamos, o estamos acelerando negativamente.

El tipo de movimiento más simple es el rectilíneo a velocidad uniforme. Supongamos que un automóvil cubre dos kilómetros en 2 minutos. Si su velocidad ah sido uniforme habrá viajado a razón de 60 kilómetros por hora. En realidad, por mucho que lo intente ningún conductor va a poder mantener la aguja del velocímetro exactamente en la marca de los 60 kilómetros por hora: aveces, la aguja sobrepasara esta marca y aveces estará por debajo. En consecuencia, cuando decimos que un automóvil viaja cierto tramo a 60 kilómetros por hora, realmente queremos decir que su velocidad media es de 60 kilómetros por hora. La velocidad media es equivalente a la distancia dividida por el tiempo transcurrido.

Donde:

v: Velocidad.

d: Distancia recorrida.

t: Tiempo que tomó recorrer la distancia.

Donde:

Vm: Velocidad media

∆r: Vector desplazamiento en el intervalo

∆t: Tiempo empleado por el cuerpo en realizar el movimiento

r, ro: Vectores de posición de los puntos inicial P1 final P2 del movimiento.

t,1 t2: Instantes de tiempo en los que el cuerpo se encuentra en los puntos inicial P1 final P2, respectivamente.

Cambios de velocidad

Los cambios de velocidad se describen en términos de la razón a la cual alternamos nuestra velocidad. Si un automóvil aumenta su velocidad en 4 kilómetros por hora por cada segundo de tiempo, decimos que tiene una aceleración de 4 kilómetros por hora y por segundo. A partir del reposo, el coche estará viajando a 4 kilómetros por hora al cabo de 1 segundo, a 8 kilómetros por hora al cabo de 2 segundos, a 12 kilómetros por hora al cabo de 3 segundos, y así sucesivamente. Este coche está aumentando su velocidad según si índice constante. Por esta razón se dice que se mueve con un índice uniforme de aceleración.

La velocidad media en el movimiento uniformemente acelerado es a suma de la velocidad inicial mas la final dividida por 2. Esta relación también se aplica a los objetos que llegan al reposo mientras pierden velocidad de modo uniforme. La razón por la cual la velocidad se reuce se denomina deceleración, o aceleración negativa.

Los cuerpos que caen libremente se desplazan con aceleración uniforme. La fuerza que produce esto es la atracción gravitatoria de la tierra. La fuerza de gravitación difiere en diversos lugares; así, por ejemplo, es mas fuerte por ejemplo en los polos que en el Ecuador.

La atracción gravitatoria de la tierra hace que todos los objetos caigan con una aceleración, de aproximadamente, 9.8 metros por segundo. El índice exacto dependerá de la fuerza gravitacional en una parte dada de la superficie terrestre. Supongamos que dejamos caer una bola de béisbol desde la terraza de un rascacielos como se muestra en esta imagen. Al cabo de un segundo la bola habrá alcanzado una velocidad de 9.8 metros por segundo; al cabo de 2 segundos, la velocidad sera de 19.6 metros por segundo; al cabo de 3 segundos, 29.4 metros por segundo, y así sucesivamente. En este caso, por supuesto, tenemos aceleración positiva. En realidad la velocidad en cada caso no será exactamente tan grande como hemos indicado, porque la resistencia del aire retardará un poco la bola. Si arrogamos un objeto hacia arriba en linea recta, la fuerza de gravedad lo frenara a razón de 9.8 metros por segundo. Por supuesto el objeto no permanecerá inmóvil en el aire una vez que su velocidad se haya reducido a cero: la fuerza de gravedad tirará de ella hacia abajo, de modo que caerá con una aceleración de 9.8 metros por segundo.
En una época se pensaba que la velocidad de caída dependía del peso de un objeto. El gran científico y matemático Galileo Galiliei -que vivió de 1564 a 1642- se dice que probó, en un famoso experimento que esto no era así: hizo que desde la torre inclinada de pisa se dejaran caer en el mismo instante varios objetos de diferentes tamaños y diversos materiales . Según el relato tradicional, los observadores vieron que estos objetos llegaban al suelo al mismo tiempo. Algunas autoridades se mostraban bastante escépticas respecto de este relato; señalan que la resistencia del aire afectaría a los objetos mientras estos caían, y que los más livianos se frenarían más a causa de esta resistencia.
 Sin embargo podemos probar, mediante un experimento familiar, que el peso de un objeto nada tiene que ver con la velocidad de caída; pongamos una pluma y una moneda en un tubo de vidrio largo, que se cierra herméticamente. Cuando se evacua el aire del tubo y se lo invierte súbitamente, la pluma y la moneda se verán caer a la misma velocidad. Cuando se deja entrar aire en el tubo, la moneda caerá más rápidamente porque la resistencia del aire afectará a la pluma mucho más que a la moneda, que es más pesada.

∆ t
∆r⃗ ∆ t