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¿qué es la cinemática?

Cinemática es la parte de la Física que estudia los movimientos de los cuerpos, con prescindencia de las causas que los provocan. Interesa solamente estudiar dos características: la trayectoria que describe y el ritmo con que se mueve el móvil en estudio.
Entendemos por trayectoria la línea que va "dibujando" el cuerpo en su movimiento, que es muy distinta del desplazamiento o distancia entre dos puntos o ciudades que sería el segmento rectilíneo que une los puntos de partida y llegada.
Para hablar del ritmo de un movimiento y calificarlo como rápido o lento, definimos la velocidad media como la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado, es decir Vm = D / t con lo que sus unidades serán normalmente: m/s ó km/h.
Los movimientos que vamos a estudiar se caracterizan por describir una trayectoria rectilínea con lo cual distancia recorrida y trayectoria serán coincidentes en sus valores.

Ecuación horaria o de movimiento: esta ecuación permite conocer la posición instantánea del móvil en función del tiempo, conociendo la posición inicial x0 y la velocidad del movimiento, es decir: x (t) = x0 + v . t
Cuando el movimiento es rectilíneo, hacemos coincidir la trayectoria con el eje de las "x" y la distancia recorrida será el segmento entre la posición inicial y la instantánea considerada.

archivo de audio de poleas fijas

para reir y aprender

palancas y poleas

Son aparatos o dispositivos que se utilizan comúnmente para vencer una fuerza grande aplicando una fuerza pequeña.

En las máquinas simples se distinguen siempre :

· La potencia que es la fuerza aplicada y se simboliza por P

• La Resistencia que es la fuerza que se debe vencer, y se representa por Q

Las máquinas simples se usan, normalmente, para compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables. Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor. Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.

Una palanca es un ejemplo de máquina simple y consiste en una barra que se mueve sobre un punto fijo. Todas las palancas tienen tres partes: la carga, el punto de apoyo y la fuerza. La fuerza es el empuje o la atracción que mueve la palanca. El punto de apoyo es el punto sobre el que gira la palanca. La carga es el objeto que se mueve.

El mundo está lleno de palancas y cada una tiene una estructura diferente. La fuerza, el punto de apoyo y la carga pueden cambiar de posición. Unas veces el punto de apoyo está en el centro y otras, en un extremo.

Otra máquina simple es la polea. Una polea es una máquina simple que consta de una rueda y una cuerda y que sirve para levantar cargas. Ciertas poleas hacen más fácil el trabajo cambiando sólo la dirección de la fuerza. Otras poleas hacen más fácil el trabajo variando la intensidad de la fuerza.

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo. Cuando la fuerza se aplica en el extremo de la barra más alejado del punto de apoyo, la fuerza resultante en el extremo más próximo al punto de apoyo es mayor.

Se define a la palanca como una barra rígida apoyada en un punto sobre la cual se aplica una fuerza pequeña para obtener una gran fuerza en el otro extremo; la fuerza pequeña se denomina "potencia" (P) y la gran fuerza, "resistencia" (Q), al eje de rotación sobre el cual gira la palanca se llama "punto de apoyo" (O)

Al utilizar palancas se aplica el principio de los momentos donde una de las fuerzas hace girar la palanca en un sentido y la otra en sentido contrario.

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De acuerdo con la posición de la "potencia" y de la "resistencia" con respecto al "punto de apoyo", se consideran tres clases de palancas, que son:

En el primer tipo el punto de apoyo se ubica entre la carga y la fuerza aplicada. Mientras mas cerca está de la carga entonces la fuerza aplicada puede ser menor. Es nuestra idea intuitiva de palanca, algo que nos ayuda a mover una carga pesada.

En el segundo tipo el punto de apoyo esta en un extremo del brazo, la carga se ubica en la parte mas cercana al punto de apoyo y la fuerza aplicada en la lejana. De esta forma funciona una carretilla. Su utilidad es evidente, mientras mas cerca este la carga en la carretilla del punto de apoyo, (la rueda), mas sencillo es desplazarla.

En el tercer tipo, el punto de apoyo sigue en uno de los extremos, pero invertimos las posiciones relativas de la carga y la fuerza aplicada. Como la carga esta mas alejada del punto de apoyo la fuerza aplicada debe ser mayor. En contraste la carga tiene un gran movimiento. De este tipo son las palancas que funcionan en las articulaciones de los brazos por ejemplo.

Con independencia del tipo de palanca, la ventaja mecánica se calcula de la misma manera. Sólo hay que considerar el valor de ambas fuerzas y el brazo de cada una de ellas (definido como la distancia entre el punto de apoyo y la ubicación de cada fuerza.

Para que exista equilibrio, los momentos de ambas fuerzas deben ser iguales, de manera que:

Q . b( resistente) = P . b(potencia)

Donde: Q : fuerza resistente
b( resistente) : brazo de la fuerza resistente
P : fuerza potencia
b(potencia) : brazo de la fuerza potencia

La polea es un dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda.

"Si queremos mover cualquier peso, atamos una cuerda a este peso y...tiramos de la cuerda hasta que lo levantamos. Para esto se necesita una fuerza igual al peso que deseamos levantar. Sin embargo, si desatamos la cuerda del peso y atamos un extremo en una sólida viga, pasamos el otro extremo por una polea que vaya sujeta al centro del peso, y tiramos de la cuerda, moveremos más fácilmente el peso."

Este relato del siglo III es una de las descripciones más antiguas y más claras de la diferencia entre polea fija y una polea móvil.

La poleas fijas son aquellas que no cambian de sitio, solamente giran alrededor de su propio eje. Se usan, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Una polea fija puede ser considerada como una palanca de primera clase. En las palancas de primer género el punto de apoyo se encuentra entre los extremos.

En cambio, las móviles, además de que giran alrededor de su eje, también se desplazan. En las poleas móviles el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje, por lo tanto puede presentar movimientos de traslación y rotación. Como el caso de dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se produce una ventaja mecánica, reduciéndose el esfuerzo a la mitad. La polea móvil es una palanca de segundo género.

Poleas simples: Sólo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda.

En la polea simple la carga que se desea mover representa el peso o la fuerza de gravedad. Este tipo de polea se utiliza para sacar agua de un pozo, o para levantar una carga en una grúa.

Una polea simple es una palanca de primer género. Sirve únicamente para cambiar de dirección o el sentido de la fuerza, ya que es más fácil ejercerla tirando la cuerda hacia abajo que hacia arriba.

Poleas móviles: Esta polea se une a la carga y no a la viga. Una polea móvil simple es una palanca de segundo género que multiplica la fuerza ejercida. La carga es soportada en igual magnitud por ambos segmentos de cuerda esto hace que la fuerza que es necesario aplicar disminuya a la mitad. Sin embargo, se debe tirar la cuerda a una distancia mayor.

Poleas Compuestas: Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y una móvil etc.,
Tirar una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo al revés. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se agrega una polea fija proporcionando una ventaja mecánica.

Esta ventaja mecánica la determinamos contando los segmentos de cuerda que llegan a las poleas