Movimientos rectilíneo y circular

La mayoría de los movimientos observados en la naturaleza son muy complejos, aunque en numerosas ocasiones pueden interpretarse como combinaciones de desplazamientos rectilíneos y/o circulares, con o sin aceleración.

Movimiento rectilíneo uniforme

Se llama movimiento rectilíneo uniforme al que describe un cuerpo o partícula material cuando se desplaza en línea recta con una velocidad constante en módulo, dirección y sentido. La ley horaria o ecuación general del movimiento rectilíneo uniforme viene dada por:

donde xD es la posición inicial del cuerpo con respecto al punto origen de referencia, su velocidad, t la variable tiempo y x (t) la posición genérica del cuerpo en un instante t.

Representación gráfica de la ley horaria del movimiento rectilíneo uniforme. La pendiente de la recta es la velocidad de desplazamiento.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Los desplazamientos en línea recta en los que la velocidad aumenta de forma constante se llaman movimientos uniformemente acelerados (cuando la velocidad disminuye de manera constante, se denominan uniformemente decelerados).

Las ecuaciones que describen estos tipos de movimientos son las siguientes:

donde vD es la velocidad del objeto en el instante inicial, xD el espacio inicial recorrido desde el origen y a la aceleración que experimenta el cuerpo, o variación de la velocidad con respecto al tiempo. La aceleración, constante en este caso, puede ser positiva o negativa (deceleración). En las expresiones anteriores, v(t) es la función velocidad y x(t) representa la ley horaria del movimiento.

Representación gráfica de la ley horaria de una partícula sometida a una aceleración constante (a) positiva y (b) negativa.

Como caso particular de aceleración se puede citar la gravedad (simbolizada por g y con valor igual a 9,81 m/s2), que actúa sobre todos los cuerpos situados en la superficie terrestre por efecto de la atracción gravitatoria que ejerce el planeta.

Movimiento circular uniforme

Cuando un cuerpo material describe una trayectoria circular alrededor de un punto central con una velocidad angular constante se denomina movimiento circular uniforme. La ley horaria que describe este movimiento es la siguiente:

con jD, el ángulo inicial de desplazamiento del cuerpo con respecto al origen, w su velocidad angular, t el tiempo y j(t) la posición angular del cuerpo en un instante t.

Movimiento circular uniformemente acelerado

Cuando el movimiento circular descrito por una partícula se rige por una velocidad angular que aumenta de forma constante con el paso del tiempo, se dice uniformemente acelerado (o decelerado, si la velocidad angular decrece con el tiempo).

Las ecuaciones que describen este movimiento son las siguientes:

Movimiento parabólico

Otro tipo de movimiento estudiado por la cinemática es el parabólico, que no es rectilíneo ni totalmente circular. Ejemplos clásicos de movimiento parabólico son los descritos por las balas de cañón, un balón de baloncesto lanzado hacia la canasta o una pelota de golf golpeada con un palo.

La ecuación de la trayectoria de un movimiento parabólico viene dada por:

Otras expresiones interesantes de este movimiento son las siguientes:

Alcance (distancia recorrida)

Tiempo de vuelo

Altura máxima

En todas estas ecuaciones, v0 es la velocidad inicial del móvil, z0 su altura inicial, g la aceleración de la gravedad y a el ángulo inicial que forma la trayectoria del móvil con la horizontal en el momento del lanzamiento.

Trayectoria de un cuerpo en movimiento parabólico (por ejemplo, un proyectil).

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