En física , el movimiento es el fenómeno en el que un objeto cambia de posición con el tiempo. El movimiento se describe matemáticamente en términos de desplazamiento , distancia , velocidad , aceleración , rapidez y tiempo . El movimiento de un cuerpo se observa adjuntando un marco de referencia a un observador y midiendo el cambio de posición del cuerpo en relación con ese marco con el cambio en el tiempo. La rama de la física que describe el movimiento de los objetos sin hacer referencia a su causa es la cinemática ; la rama que estudia las fuerzas y su efecto sobre el movimiento es la dinámica.
Si un objeto no cambia con relación a un marco de referencia dado, se dice que el objeto está en reposo , inmóvil , inmóvil , estacionario o que tiene una posición constante o invariante en el tiempo con respecto a su entorno. Como no existe un marco de referencia absoluto , no se puede determinar el movimiento absoluto . [1] Por tanto, se puede considerar que todo en el universo está en movimiento. [2] : 20-21
El movimiento se aplica a varios sistemas físicos: a objetos, cuerpos, partículas de materia, campos de materia, radiación, campos de radiación, partículas de radiación, curvatura y espacio-tiempo. También se puede hablar de movimiento de imágenes, formas y límites. Entonces, el término movimiento, en general, significa un cambio continuo en las posiciones o configuración de un sistema físico en el espacio. Por ejemplo, se puede hablar del movimiento de una onda o del movimiento de una partícula cuántica, donde la configuración consiste en probabilidades de ocupar posiciones específicas.
La principal cantidad que mide el movimiento de un cuerpo es el impulso . El impulso de un objeto aumenta con la masa del objeto y con su velocidad. La cantidad de movimiento total de todos los objetos en un sistema aislado (uno no afectado por fuerzas externas) no cambia con el tiempo, como lo describe la ley de conservación de la cantidad de movimiento . El movimiento de un objeto y, por tanto, su impulso, no puede cambiar a menos que una fuerza actúe sobre el cuerpo. Movimiento en línea recta
Leyes del movimiento [ editar ]
En física, el movimiento de cuerpos masivos se describe a través de dos conjuntos de leyes de la mecánica relacionados. Los movimientos de todos los objetos familiares y a gran escala del universo (como automóviles , proyectiles , planetas , células y humanos ) se describen mediante la mecánica clásica , mientras que el movimiento de los objetos atómicos y subatómicos muy pequeños se describe mediante la mecánica cuántica . Históricamente, Newton y Euler formularon tres leyes de la mecánica clásica:
| Primera ley : | En un sistema de referencia inercial , un objeto permanece en reposo o continúa moviéndose a una velocidad constante , a menos que actúe sobre él una fuerza neta . |
| Segunda ley : | En un sistema de referencia inercial, la suma vectorial de las fuerzas F sobre un objeto es igual a la masa m de ese objeto multiplicada por la aceleración a del objeto: F = m a . Si la fuerza resultante F que actúa sobre un cuerpo o un objeto no es igual a cero, el cuerpo tendrá una aceleración a que está en la misma dirección que la resultante. |
| Tercera ley : | Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce simultáneamente una fuerza igual en magnitud y opuesta en dirección sobre el primer cuerpo. |
Mecánica clásica [ editar ]
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La mecánica clásica se utiliza para describir el movimiento de objetos macroscópicos , desde proyectiles hasta partes de maquinaria , así como objetos astronómicos , como naves espaciales , planetas , estrellas y galaxias . Produce resultados muy precisos dentro de estos dominios y es uno de los más antiguos y más grandes en ciencia , ingeniería y tecnología .
La mecánica clásica se basa fundamentalmente en las leyes del movimiento de Newton . Estas leyes describen la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento de ese cuerpo. Fueron compilados por primera vez por Sir Isaac Newton en su obra Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , publicada por primera vez el 5 de julio de 1687. Las tres leyes de Newton son:
- Un cuerpo está en reposo o se mueve con velocidad constante, hasta que se le aplique una fuerza externa.
- Un objeto viajará en una dirección para siempre o hasta que una fuerza externa cambie su dirección.
- Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza F sobre un segundo cuerpo (en algunos casos, que está parado), el segundo cuerpo ejerce la fuerza F sobre el primer cuerpo. F y - F son iguales en magnitud y opuestos en sentido. Entonces, el cuerpo que ejerce F retrocederá. [3] La 3ª ley del movimiento de Newton se resume en la siguiente afirmación: "Para cada acción, hay una reacción igual pero opuesta".
Las tres leyes del movimiento de Newton fueron las primeras en proporcionar con precisión un modelo matemático para comprender los cuerpos en órbita en el espacio exterior . Esta explicación unificó el movimiento de los cuerpos celestes y el movimiento de los objetos en la tierra.
Movimiento uniforme:
Cuando un objeto se mueve con una velocidad constante en una dirección particular a intervalos regulares de tiempo, se lo conoce como movimiento uniforme. Por ejemplo: una bicicleta que se mueve en línea recta con velocidad constante.
Ecuaciones de movimiento uniforme:
Si = velocidad final e inicial, = tiempo y = desplazamiento, entonces:
- s = v t {\ Displaystyle \ mathbf {s} = \ mathbf {v} t}
Mecánica relativista [ editar ]
La cinemática moderna se desarrolló con el estudio del electromagnetismo y refiere todas las velocidades v a su relación con la velocidad de la luz c . La velocidad se interpreta entonces como rapidez , el ángulo hiperbólico φ para el cual la función tangente hiperbólica tanh φ = v / c . Aceleración , el cambio de velocidad, luego cambia la rapidez de acuerdo con las transformaciones de Lorentz . Esta parte de la mecánica es la relatividad especial . WK Clifford y WK Clifford realizaron esfuerzos para incorporar la gravedad en la mecánica relativista.Albert Einstein . El desarrollo utilizó geometría diferencial para describir un universo curvo con gravedad; el estudio se llama relatividad general .
Mecánica cuántica [ editar ]
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La mecánica cuántica es un conjunto de principios que describen la realidad física a nivel atómico de la materia ( moléculas y átomos ) y las partículas subatómicas ( electrones , protones , neutrones e incluso partículas elementales más pequeñas como los quarks ). Estas descripciones incluyen el comportamiento simultáneo de ondas y partículas de la materia y la energía de radiación como se describe en la dualidad onda-partícula : / [4]
En la mecánica clásica, se pueden calcular mediciones y predicciones precisas del estado de los objetos, como la ubicación y la velocidad . En mecánica cuántica, debido al principio de incertidumbre de Heisenberg , el estado completo de una partícula subatómica, como su ubicación y velocidad, no se puede determinar simultáneamente. [ cita requerida ]
Además de describir el movimiento de los fenómenos a nivel atómico, la mecánica cuántica es útil para comprender algunos fenómenos a gran escala como la superfluidez , la superconductividad y los sistemas biológicos , incluida la función de los receptores del olfato y las estructuras de las proteínas . [ cita requerida ]
Lista de movimientos humanos "imperceptibles" [ editar ]
Los humanos, como todas las cosas conocidas en el universo, están en constante movimiento; [2] : 8–9 sin embargo, aparte de los movimientos obvios de las distintas partes externas del cuerpo y la locomoción , los seres humanos se mueven de diversas formas que son más difíciles de percibir . Muchos de estos "movimientos imperceptibles" sólo se pueden percibir con la ayuda de herramientas especiales y una observación cuidadosa. Las escalas más grandes de movimientos imperceptibles son difíciles de percibir para los humanos por dos razones: las leyes del movimiento de Newton (particularmente la tercera) que evita la sensación de movimiento en una masa a la que está conectado el observador, y la falta de un marco de referencia obvio.lo que permitiría a las personas ver fácilmente que se están moviendo. [5] Las escalas más pequeñas de estos movimientos son demasiado pequeñas para ser detectadas convencionalmente con los sentidos humanos .
Universo [ editar ]
El espacio - tiempo (la estructura del universo) se está expandiendo, lo que significa que todo en el universo se está estirando como una goma elástica . Este movimiento es el más oscuro, ya que no es un movimiento físico como tal, sino más bien un cambio en la naturaleza misma del universo. La fuente principal de verificación de esta expansión fue proporcionada por Edwin Hubble, quien demostró que todas las galaxias y objetos astronómicos distantes se estaban alejando de la Tierra, lo que se conoce como ley de Hubble , predicha por una expansión universal. [6]
Galaxy [ editar ]
La Vía Láctea se mueve a través del espacio y muchos astrónomos creen que la velocidad de este movimiento es de aproximadamente 600 kilómetros por segundo (1.340.000 mph) en relación con las ubicaciones observadas de otras galaxias cercanas. Otro marco de referencia lo proporciona el fondo de microondas cósmico . Este marco de referencia indica que la Vía Láctea se mueve a unos 582 kilómetros por segundo (1.300.000 mph). [7] [ verificación fallida ]
Sol y sistema solar [ editar ]
La Vía Láctea está girando en torno a su denso centro galáctico , por lo tanto el sol se mueve en un círculo dentro de la galaxia s de la gravedad . Lejos de la protuberancia central o borde exterior, la velocidad estelar típica es de entre 210 y 240 kilómetros por segundo (470.000 y 540.000 mph). [8] Todos los planetas y sus lunas se mueven con el sol. Por tanto, el sistema solar se mueve.
Tierra [ editar ]
La Tierra está girando o girando alrededor de su eje . Esto se evidencia de día y de noche , en el ecuador la tierra tiene una velocidad hacia el este de 0.4651 kilómetros por segundo (1.040 mph). [9] La Tierra también está orbitando alrededor del Sol en una revolución orbital . Una órbita completa alrededor del sol tarda un año o unos 365 días; tiene una velocidad media de unos 30 kilómetros por segundo (67.000 mph). [10]
Continentes [ editar ]
La teoría de la tectónica de placas nos dice que los continentes se mueven a la deriva por corrientes de convección dentro del manto, lo que hace que se muevan a través de la superficie del planeta a una velocidad lenta de aproximadamente 2,54 centímetros (1 pulgada) por año. [11] [12] Sin embargo, las velocidades de las placas varían ampliamente. Las placas que se mueven más rápido son las oceánicas, con la placa Cocos avanzando a una velocidad de 75 milímetros (3,0 pulgadas) por año [13] y la placa del Pacífico moviéndose de 52 a 69 milímetros (2,0 a 2,7 pulgadas) por año. En el otro extremo, la placa de movimiento más lento es la placa euroasiática., progresando a un ritmo típico de unos 21 milímetros (0,83 pulgadas) por año.
Cuerpo interno [ editar ]
El corazón humano se contrae constantemente para mover la sangre por todo el cuerpo. A través de las venas y arterias más grandes del cuerpo, se ha descubierto que la sangre viaja a aproximadamente 0,33 m / s. Aunque existe una variación considerable, y los flujos máximos en las venas cavas se han encontrado entre 0,1 y 0,45 metros por segundo (0,33 y 1,48 pies / s). [14] además, los músculos lisos de los órganos internos huecos se mueven. El más familiar sería la aparición de peristalsis, que es donde los alimentos digeridos se fuerzan a lo largo del tracto digestivo.. Aunque los diferentes alimentos viajan por el cuerpo a diferentes velocidades, una velocidad promedio a través del intestino delgado humano es de 3,48 kilómetros por hora (2,16 mph). [15] El sistema linfático humano también provoca constantemente movimientos de exceso de líquidos , lípidos y productos relacionados con el sistema inmunológico en todo el cuerpo. Se ha descubierto que el líquido linfático se mueve a través de un capilar linfático de la piel a aproximadamente 0,0000097 m / s. [dieciséis]
Celdas [ editar ]
Las células del cuerpo humano tienen muchas estructuras que se mueven a través de ellas. Corriente citoplasmática es una forma que las células se mueven sustancias moleculares en todo el citoplasma , [17] varias proteínas motoras funcionan como motores moleculares dentro de una célula y movimiento a lo largo de la superficie de diversos sustratos celulares, tales como microtúbulos , y proteínas motoras son típicamente alimentados por la hidrólisis de trifosfato de adenosina (ATP) y convertir la energía química en trabajo mecánico. [18] Vesículaspropulsada por proteínas motoras tiene una velocidad de aproximadamente 0,00000152 m / s. [19]
Partículas [ editar ]
Según las leyes de la termodinámica , todas las partículas de materia están en constante movimiento aleatorio siempre que la temperatura esté por encima del cero absoluto . Por tanto, las moléculas y los átomos que forman el cuerpo humano están vibrando, chocando y moviéndose. Este movimiento se puede detectar como temperatura; Las temperaturas más altas, que representan una mayor energía cinética en las partículas, se sienten cálidas para los humanos que sienten la energía térmica que se transfiere desde el objeto que se toca a sus nervios. De manera similar, cuando se tocan objetos de temperatura más baja, los sentidos perciben la transferencia de calor fuera del cuerpo como una sensación de frío. [20]
Partículas subatómicas [ editar ]
Dentro de cada átomo, existen electrones en una región alrededor del núcleo. Esta región se llama nube de electrones . De acuerdo con el modelo del átomo de Bohr , los electrones tienen una alta velocidad , y cuanto más grande sea el núcleo al que orbitan, más rápido necesitarán moverse. Si los electrones "se mueven" alrededor de la nube de electrones en trayectorias estrictas de la misma manera que los planetas orbitan alrededor del sol, entonces se necesitarían electrones para hacerlo a velocidades que exceden con mucho la velocidad de la luz. Sin embargo, no hay razón para que uno deba limitarse a esta estricta conceptualización de que los electrones se mueven en trayectorias de la misma manera que lo hacen los objetos macroscópicos. Más bien, uno puede conceptualizar los electrones como "partículas" que existen caprichosamente dentro de los límites de la nube de electrones.[21] Dentro del núcleo atómico , los protones y neutrones probablemente también se estén moviendo debido a la repulsión eléctrica de los protones y la presencia de momento angular de ambas partículas. [22]
Luz [ editar ]
La luz se mueve a una velocidad de 299,792,458 m / s, o 299,792.458 kilómetros por segundo (186,282.397 mi / s), en el vacío. La velocidad de la luz en el vacío ( oc ) es también la velocidad de todas las partículas sin masa y los campos asociados en el vacío, y es el límite superior de la velocidad a la que pueden viajar la energía, la materia, la información o la causalidad . La velocidad de la luz en el vacío es, por tanto, el límite superior de velocidad para todos los sistemas físicos.
Además, la velocidad de la luz es una cantidad invariable: tiene el mismo valor, independientemente de la posición o velocidad del observador. Esta propiedad hace que la velocidad de la luz c sea una unidad de medida natural para la velocidad y constante fundamental de la naturaleza.
Tipos de movimiento [ editar ]
- Movimiento armónico simple (por ejemplo, el de un péndulo ).
- Movimiento lineal : movimiento que sigue una trayectoria lineal recta y cuyo desplazamiento es exactamente igual que su trayectoria . [También conocido como movimiento rectilíneo
- Movimiento recíproco
- Movimiento browniano (es decir, el movimiento aleatorio de partículas)
- Movimiento circular (por ejemplo, las órbitas de los planetas)
- Movimiento rotatorio : movimiento alrededor de un punto fijo. (por ejemplo, rueda de la fortuna ).
- Movimiento curvilíneo : se define como el movimiento a lo largo de una trayectoria curva que puede ser plana o en tres dimensiones.
- Movimiento rotacional
- Movimiento de balanceo - (como de la rueda de una bicicleta)
- Oscilatorio - (balanceándose de lado a lado)
- Movimiento vibratorio
- Movimientos combinados (o simultáneos): combinación de dos o más movimientos enumerados anteriormente
- Movimiento de proyectil: movimiento horizontal uniforme + movimiento vertical acelerado
Mociones fundamentales [ editar ]
- Movimiento lineal
- Movimiento circular
- Oscilación
- Ola
- Impulso
- Movimiento relativo
- Movimientos fundamentales
Ver también [ editar ]
- Cinemática
- Máquinas simples
- Cadena cinemática
- Poder
- Máquina
- Movimiento (geometría)
- Captura de movimiento
- Desplazamiento
- Movimiento de traducción
Referencias [ editar ]
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Enlaces externos [ editar ]
- Medios relacionados con Motion en Wikimedia Commons
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