Una de las ramas de la fisica es la mecánica. Esta rama se divide en: la cinemática, dinámica, estática, trabajo, energía, cantidad de movimiento e impulso, movimiento circular y movimiento oscilatorio.
Cuando estudiamos la cinemática, los objetos que se mueven con velocidad constante o con aceleración constante; estos movimientos pueden ser en una dimensión (por ejemplo, el MRU, MRUV y la Caida libre) o en dos dimensiones (por ejemplo, el movimiento de proyectiles o el movimiento circular). Las preguntas más recurrentes se basan en la busqueda de la velocidad, aceleración, tiempo, altura máxima, rango o alcance del proyectil, velocidad angular, aceleración angular, etc. Por ejemplo, una pregunta del paper I del año 2017:
"Se dispara un proyectil horizontalmente desde la parte superior de un acantilado. El proyectil impacta contra el suelo 4 s después, a una distancia de 2 km contada desde la base del acantilado. ¿cuál es la altura del acantilado?"
Luego de leer el problema, muchos estudiantes se preguntan ¿Qué pasos debo realizar para resolver los problemas? Mi sugerencia personal es realizar los siguientes pasos:
Paso 1. Debes considerar que en cinemática, los autos, trenes, pelotas, proyectiles, etc. son considerados como particulas puntuales, es decir, estos objetos se les considera como puntos ignorando su longitud, masa, volumen y, además, no consideramos las causas (fuerza de tensión, peso, fricción u otras) que producen su movimiento.
Paso 2. Lee pacientemente el problema respetando los signos de puntuación. De esta forma podrás tener una idea clara del problema. Por ejemplo,
- Se dispara un proyectil horizontalmente desde la parte superior de un acantilado.
- El proyectil impacta contra el suelo 4 s después,
- a una distancia de 2 km contada desde la base del acantilado.
- ¿cuál es la altura del acantilado?
Paso 3.Identificar el tema, los datos y la incognita a partir de la lectura del problema.
- Tema: proyectiles.
- Tipo de movimiento: movimiento parabólico.
- Datos en el problema: la velocidad de lanzamiento del proyectil es horizontal, tiempo de vuelo 4 segundos, distancia que recorre horizontalmente es 2 km.
- Incógnita: altura que desciende el proyectil despues de ser lanzado.
Paso 4. Dibujar la trayectoria de la particula puntual, seguidamente colocar el sistema de referencia adecuado al problema, y luego dibujar las flechas del vector desplazamiento, velocidad y aceleración. En un movimiento es horizontal el desplazamiento, velocidad, aceleración es horizontal. En el caso vertical, estos tres vectores serán vertical. Sin embargo, en un movimiento de proyectiles debemos considerar la existencia de ambos casos.
Paso 5. Buscar en el cuadernillo de física la fórmula de cinemática que se puede utilizar para encontrar una respuesta a nuestra pregunta.
No debe olvidar que cada una de las ecuaciones necesitan de 3 datos para encontrar la incognita. Por ejemplo, en la primera fórmula, si conoces la velocidad de inicio (u), la aceleración (a) y el tiempo (t) podrás encontrar la velocidad final (v).
En el movimiento de proyectiles, se considera que:
- en la dirección horizontal: el proyectil se mueve con una aceleración nula (a=0). Por tanto, la única fórmula utilizada es: s=u.t .
- en el movimiento vertical: la velocidad vertical es afectado por la aceleración de la gravedad (a= 9.81 m/s^2) y cumple todas las fórmulas.
Paso 6. Reemplazar los datos y calcular la incognita. Escribiendo con las unidades adecuadas y con la cantidad adecuada de cifras significativas.
Paso 7. Finalmente, debes comprobar si los resultados obtenidos tienen las adecuadas unidades y si son valores son coherentes con la pregunta.
Espero que estos consejos te sean útiles para el desarrollo de los problemas de cinemática.